用分形方法研究水力压裂裂缝扩展机理

根据岩石断裂力学理论证明了水力压裂裂缝具有与缝内压力分布无关的自相似扩展特征,在此基础上,建立了裂纹扩展的分形弯折模型来描述裂纹的动态扩展,根据这个模型,推导了考虑裂纹分形扩展的裂缝宽度方程,从而可以在给定条件下计算出裂缝维数,缝内压力分布,裂缝延伸速度,裂缝尺寸等。

不同应变率下两种岩石的压缩破碎特征试验研究

为了研究不同岩石在不同应变率下压缩时裂纹的产生规律及破坏模式,将石灰岩和红砂岩制成试件,研究其在不同应变率和受力模式下裂纹的形成模式。开展了两种岩石的准静态压缩和动态压缩试验,采用高速摄影机记录了裂纹的产生和破坏模式。对两种岩石试件的裂纹形态进行对比,基于岩石的物理性质、受力状态、能量演化分析,得到了在不同应变率下压缩时产生差异性的原因。结果表明:准静态压缩下岩石试件受压的破坏模式也会因应变率的不同而存在差异,并且破坏模式的差异对岩石试件的抗压强度将产生显著的影响;从能量演化的角度分析,入射能量的大小将会决定岩石试样动态抗压强度曲线是否出现起伏;动态压缩时,裂纹的周向扩展速度与岩石抗压强度呈正相关。