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含水压粗糙岩石裂隙有效应力规律研究

陈跃都  梁卫国  杨健锋  廉浩杰  肖宁  
【摘要】:为研究粗糙岩石裂隙的有效应力规律,首先建立裂隙凸起–空腔水压的概念模型,在此基础上,通过应力平衡分析得到相应的有效应力系数?,之后结合单裂隙砂岩水力渗透试验结果,分析围压3?和裂隙水压p对系数?的影响关系,进而建立新的粗糙裂隙有效应力模型,并对传统模型的适用性进行讨论。研究结果表明:裂隙连通空腔率可用于表征粗糙裂隙的有效应力系数?,其也可从机制上解释粗糙裂隙水力耦合特性的变化;系数?随围压3?增长呈负指数型减小,而随水压p增大呈指数型增大,三者满足经验关系;当传统有效应力系数?=1时,传统和新建有效应力模型的计算值在低围压时吻合度较好,但随着围压增大,两者的差距会增大,但差距随水压变化不明显;当传统有效应力系数?=0.5时,两模型计算值在高水压时差异较大,这是由于高水压会造成连通空腔增大,而系数取0.5会低估裂隙水压的影响作用。此外,传统有效应力模型的适用性可用临界围压值和临界裂隙水压值来判别,其中临界围压值大小与裂隙有效应力系数对围压的敏感性有关,敏感性强的临界围压值越小;而临界裂隙水压值则与围压呈线性增长规律。

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