三轴应力下致密砂岩的裂纹发育特征与能量机制

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• 责任者：杨永明^c中国矿业大学(北京)^d1979^e博士^f讲师 ; 鞠杨^c中国矿业大学(徐州)煤炭资源与安全开采国家重点实验室 ; 陈佳亮 ; 高峰^c中国矿业大学(徐州)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室
• 刊名：岩石力学与工程学报
• 出版年：2014
• 卷期：33^b4总281
• 页码：691～698
• 索书号：P478.066/357
• 图表：^c表4参15插图
• 文摘期号：2014/10

摘要

开展致密砂岩三轴压缩试验及CT扫描试验，获得不同围压作用下岩石破坏裂纹的几何形态CT图像；利用图像处理、统计学等方法构建破坏裂纹形态的三维空间模型，分析不同围压对破坏裂纹几何形态和分布特征的影响规律，基于能量理论揭示不同三轴应力下岩石破坏时裂纹扩展的能量机制。研究表明：围压对岩石破坏裂纹的形态、数量和空间分布特征有很大的影响。当围压较低时，破坏裂纹数量众多、形态复杂，最终形成主裂纹和次生裂纹交叉分布的裂纹网络结构；围压较高时，最终形成的破坏主裂纹数量减少，次生裂纹消失，形态复杂的裂纹网络被近似直线的破坏裂纹所取代；围压对岩石破坏裂纹扩展的能量耗散和能量释放特征有显著的影响。随着围压的增加，单位体积内的可释放弹性应变能线性增加，而耗散能则呈线性递减趋势。低围压时破坏裂纹的耗散能较大，从而产生几何形态复杂、数量众多的微裂纹。而高围压时的耗散能较少，产生的破坏裂纹数量减少，几何形态趋于简单化、规则化。