层理
- 循环冲击层理煤岩动力学行为及破坏规律研究*
构面，如微裂缝和层理，导致其力学性能复杂[12-14]。随着开采深度的不断深入，深部煤岩地层情况愈加复杂，相关资源的开采难度也与之俱增。因此，研究含层理角度煤岩的动态力学响应成为当前煤层气高效开采的关键科学问题之一。众多学者已对煤岩的力学性质进行了大量的研究。如Zhao 等[15]、Kong 等[16]、Hao 等[17]和Liu 等[18]研究了煤岩的静态和动态力学行为，虽然前者已对煤岩的静、动态力学的做了大量的研究工作，然而对含层理煤岩的研究仍比较少，
爆炸与冲击 2023年4期2023-04-18
- 围压及层理角度对砂岩变形、强度、破坏模式及脆性影响
砂岩常具有显著的层理结构。地下工程开挖过程中地应力方向与层理之间的角度差异会引起砂岩表现出各向异性的变形及破坏特征。因此,研究围压及层理角度对砂岩变形、强度、破坏模式及脆延性具有重要的工程意义。近年来,众多国内外学者对层状岩石的力学行为做了大量研究。Jaeger 等[1]根据结构面的抗剪强度和岩块的抗剪强度的大小关系从理论上研究了层状岩体的破坏方式和强度。层理角度会引起岩石强度、变形及破坏模式均存在各向异性。层理角度为0°或90°的层状岩石峰值强度最高,而
金属矿山 2023年2期2023-03-15
- 冲击荷载下含层理介质动态裂纹扩展特性研究
对垂直和平行2种层理方向煤岩试件进行了巴西劈裂试验，分析了抗拉强度与层理方向的关系.李超等[4]采用改进的动态版RFPA2D数值模拟软件，对动载下节理岩体的动态破坏过程进行了模拟，重点讨论了节理参数及应力波峰值对岩体动态破坏过程的影响规律.Wu等[5]通过现场试验，分析了节理数量等参数对爆炸应力波传播的影响.廖志毅等[6]通过数值模拟分析了节理岩体在刀具动态荷载作用下的损伤破裂过程，探讨了节理间距和节理角度的影响.Cai等[7]研究了岩体中多组平行缺陷对应
工程科学学报 2023年5期2023-01-31
- 冲击荷载作用下各向异性煤体中大孔结构变化规律研究
到冲击荷载对不同层理方向煤样的分形裂纹扩展速度及裂纹扩展路径的分形维数都有显著影响，其中，当层理角度为45°时，分形裂纹扩展速度为最大，且裂纹扩展路径的分形维数也为最大。赵毅鑫等[17]采用SHPB冲击试验和数值模拟分析两者相结合的方法，对结构异性煤体进行了动态断裂试验和数值分析，认为冲击速度会对煤样的平均裂纹扩展速度产生影响，冲击速度越大，裂纹扩展速度越大，并且层理方向也会对裂纹的扩展路径产生较大的影响，当层理方向为0°和90°时，煤样的裂纹扩展路径最为
煤炭科学技术 2022年11期2022-12-24
- 不同层理倾角与石英含量下页岩破裂过程数值试验研究
FPA2D对不同层理倾角且不同石英含量填充下的页岩进行单轴压缩数值试验研究，并分析其破裂过程及声发射演化特征。研究成果为我国黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩储层压裂裂缝起裂机理提供可靠科学依据，同时对我国页岩气进一步高质量开采提供重要理论支撑。1 实验方法在目前科学领域中，数值模拟实验因其能够有效验证实验结论被广泛应用。RFPA2D是基于弹性损伤理论模拟岩石真实破裂过程的数值工具，其充分考虑岩石破裂过程中伴随的非线性、非均匀性和各向异性等特点而提出的可用于分析
水利规划与设计 2022年11期2022-12-08
- 缓倾层状砂岩拉压力学特性试验研究
可预测不同围压和层理角度下的岩石强度；刘运思等[13]利用单弱面理论研究了板岩抗拉强度的各向异性特征，并结合巴西劈裂试验进行了验证；侯振坤等[14]从单轴压缩试验出发，研究了龙马溪层状页岩的各向异性特征，将不同层理角度的页岩破坏类型分成了3类：0°～15°时为竖向劈裂型张拉破坏；30°～60°时沿层理面剪切滑移破坏；75°～90°时穿切层理面剪切破坏；QIU等[15-17]分析了动态和静态条件下层状岩石的力学特性和破坏模式；CHO等[18]采用片麻岩、页岩
铁道科学与工程学报 2022年10期2022-11-30
- 单轴压缩条件下含层理煤岩力学特性的细观研究
，713500)层理作为一种沿垂直方向变化的地质结构面，广泛分布于各类岩体中。在煤炭领域，含层理岩体会影响煤矿的开采安全。目前，有学者利用声发射技术和瞬态压力脉冲法等研究手段和方法，对含层理煤岩进行了研究[1]。虽然目前国内外学者对层理煤岩开展了一系列研究，但所研究煤岩层理大多为水平层理或垂直层理，且多集中于室内实验，关于煤岩层理的多角度研究及细观研究相对较少。刘伟[2]对层理岩体破坏机制进行了研究，通过一系列的直剪试验，研究了层理面间距和层理面倾角对岩体
中南大学学报（自然科学版） 2022年10期2022-11-25
- 层理灰岩抗拉力学参数各向异性及破裂特征分析
言岩体内部存在的层理、节理、裂隙等结构面导致了其具有明显的各向异性[1]。同时试验研究和工程实践表明层状岩体在荷载作用下的侧向变形及破裂与张拉裂纹的累积和扩展密切相关，常常表现为拉破坏，严重危及到边坡、基坑、洞室顶板、高位危岩体处置等工程的安全[2-4]，因此，开展岩体在受拉状态下各向异性力学特性及破裂特征研究具有重要意义。巴西劈裂试验是测试岩石抗拉强度的间接拉伸方法之一，国内外学者利用巴西劈裂试验开展了一系列岩体抗拉各向异性的研究。刘运思等[5]结合单弱
人民长江 2022年7期2022-08-11
- 基于水-岩劣化作用下的砂岩压缩试验分析
学特性，定量分析层理砂岩在受到周期性水-岩循环作用后的力学参数的变化规律，研究结果具有重要的工程意义。2 试验材料与方法2.1 试验材料和仪器本文试验所用试样为某库区库岸边坡层理状(以平行状和垂直状为主)砂岩，经XRD衍射分析，该砂岩沙量高于50%，主要成份为石英、黑长石、云母等。本研究所需主要实验仪器有岩石取芯机、岩芯切割机、岩石打磨仪以及岩石力学试验系统。2.2 制样与试验操作为更贴近工程实际，选取某库区岩体沉积面较明显的消落带作为选样点，严格按照现行
水利技术监督 2022年7期2022-07-11
- 单轴压缩下页岩类脆性材料细观损伤演化的离散元分析
石的抗压强度随着层理角的增加而下降[1-3]。层理面对沉积岩力学行为影响的巴西圆盘试验研究表明各向异性导致了复杂的断裂力学行为[4，5]。单轴压缩试验和巴西试验结合起来研究层状岩石的力学行为,结果表明页岩的单轴抗压强度UCS、弹性模量和破坏模式受层理面影响显著。衡帅等[8]总结了龙马溪黑页岩的四种典型破坏模式;Yang等[9]也总结了单轴压缩条件下，岩石类脆性材料的四种典型破坏模式。此外，也有研究探讨了页岩各向异性对井壁断裂的影响[10,11],结果显示，
计算力学学报 2022年3期2022-07-04
- 考虑层理影响的威远页岩气储层压裂裂缝高度预测模型及施工优化方法
。该地区页岩储层层理发育,具有很强的非均质性及时空变异性,且地质状况较为复杂,在多旋回地质构造演化过程中形成大量的断层及褶皱[5-7]。因此,页岩气储层改造过程中形成的人造裂缝变得难以预测,而现有的水力裂缝扩展模型无法精准描述水力裂缝在层状储层的垂向扩展规律。因此,有必要对层理页岩水力裂缝垂向延伸机理展开研究,研发一套考虑页岩层理的裂缝高度(简称缝高)预测模型。目前,国内外对层理页岩中水力压裂缝高预测开展了大量研究。其中,孙可明等[8]建立了三维层理页岩储
测井技术 2022年1期2022-04-23
- 层理面对水压爆破应力波传播规律的影响
弱岩层施工中，受层理面倾角影响表现出不同的变形特征。通过上述分析发现，目前对水压爆破应力波传播未考虑不同层理面特征对应力波的传播规律影响，主要集中于微型节理倾角、节理宽度和初始应力场对岩体动态损伤特性的研究，忽略了层理面对水压爆破应力波传播的影响。笔者结合当前隧道工程中普遍存在层状岩体的现状以及水压爆破的广泛运用，对常规爆破和水压爆破的爆破效果进行对比分析，并开展不同层理面位置和层理面介质对水压爆破应力波传播规律的影响机理研究，对层状岩体爆破施工时的钻孔设
工程爆破 2022年1期2022-04-01
- 不同层理页岩常规三轴压缩力学特性离散元模拟
[1-4]进行了层理页岩常规力学实验，分析了层理页岩抗压强度、破坏模式和波速的各项异性特征；熊健等[5-7]讨论了高温后及热力耦合作用对页岩物理力学特性的影响；何柏等[8]系统地分析了页岩体积变形规律，得到了页岩在压缩应力作用下的4个变形阶段；亓倩和朱维耀[9]通过建立两种分布渗透率分布模型结合稳态依次替换法，研究了页岩气储层中不稳定渗流压力扰动的传播规律；王辉等[10-12]对层状页岩开展了巴西劈裂试验，分析了页岩破坏模式、峰值强度与层理倾角的关系；Ya
工程科学学报 2022年3期2022-01-10
- 页岩油储层层理缝渗吸机制和渗吸模式
层构造缝不发育，层理缝发育，密度可达2.7条/m以上，严重制约了人工构造缝的延展；但层理缝作为页岩油气渗流的重要通道，具有易开启、横向延展广的特点[8-11]。因此，如何合理利用层理缝来提高页岩油的开发效率成为重要研究课题。通过电阻率法及岩心CT扫描实验，探究层理缝中压裂液是否可以通过渗吸置换储层中的原油，并对比其与构造缝渗吸效率的差异，最终明确了在层理缝发育区，采用直井压裂可充分利用构造缝渗吸置换原油并有效地开启和制造层理缝，提高了层理缝中压裂液渗吸置换
特种油气藏 2021年5期2021-12-08
- 不同层理面角度在层状岩体隧道围岩变形中的响应特征研究*
断增多，由于软弱层理面破裂而导致的工程施工事故也日益凸显。层状复合岩体由于其富含层理面极易发生弯曲、拉伸及剪切破坏，对隧道围岩稳定性有重大影响。因此，揭示层状岩体隧道围岩层理变形破裂特征对隧道安全施工及稳定运营具有重要意义。为保证层状岩体工程的安全施工运营，国内外学者采用众多手段开展了大量研究。已有学者从理论上推导了层状岩体本构模型，为后续含层理物理模型试验及数值模拟研究奠定了基础(刘卡丁等， 2002； 张玉军等， 2002； 韩昌瑞等， 2008)。室
工程地质学报 2021年5期2021-11-25
- 原煤受载破坏形式的层理效应研究
030000）层理是煤岩作为沉积岩类的主要构造标志，沉积过程的不同使煤的组分、颗粒大小、孔隙度等各不相同[1]。在煤层开采的过程中，会遇到不同层理方向的煤岩，如水平层理煤岩、垂直层理煤岩和斜层理煤岩等。层理角度对煤层内部的应力分布、渗透率等都有决定性的影响[2-3]。国内外学者就层理方向对煤岩的影响进行了大量的探讨。田坤云、李度周等研究了加卸载过程中不同层理方向煤岩的渗透率演化规律，得出不同层理方向煤岩的最大渗透率比值为7.2∶1[4]；陈金刚、秦勇等研
煤矿安全 2021年11期2021-11-23
- 吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩储集层裂缝成因及耦合关系
系芦草沟组纹层和层理较发育，生物化石丰富，泥岩干酪根含量较高，生烃能力较强。吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩储集层以致密砂质岩和致密白云质岩为主，孔隙度和渗透率均较泥岩高、较砂岩低[9-14]。芦草沟组可以划分为4 段，页岩油主要分布在上甜点芦二段和下甜点芦一段。2 宏观尺度裂缝成因及耦合关系野外露头观察是宏观尺度研究裂缝的有效方法之一，选取准噶尔盆地南缘大龙口剖面、小龙口剖面和石长沟剖面进行观察。研究区芦草沟组存在3 组裂缝，其中，北东东—南西西向裂缝分布在凹陷
新疆石油地质 2021年5期2021-10-30
- 冲击煤体各向异性特征与其波速关联性分析
晓炼等[9]认为层理等结构弱面是影响煤岩体超声波速的主要因素并提出煤样波速的层理效应；王文冰[10]、HOLT等[11]、陈天宇等[12]对不同层理方向煤岩进行波速测试发现在平行层理和垂直层理两个方向上波速存在明显差异，指出随层理延展与声波传播方向夹角增大，波速呈降低趋势。密度是表征煤岩内部致密程度最基本参量，孟召平等[13]系统分析煤岩密度对超声波速影响，采用函数拟合法建立二者定量关系；尤明庆等[14]、汪斌等[15]、卫增杰[16]开展损伤煤岩力学特性
中国矿业 2021年10期2021-10-26
- 层状千枚岩的断裂特性
质[1-2]，受层理结构面的影响，其变形和强度具有明显的各向异性特征，同时岩层内部还包含大量的构造裂隙。层状岩体的各向异性特征以及岩层内构造裂隙引起的非连续性极易诱发巷道、隧道及硐室围岩失稳破裂，为构筑和安全使用地下工程结构带来了极大的挑战[3-5]。因此，研究层状岩石的断裂力学特性具有重要意义。目前，非层状岩石的相关研究已经开展了大量工作，包括岩石的断裂韧度[6-7]、断口几何形貌特征[8]、加载速率对断裂特性的影响机制[9]、宏观断裂与岩样细观结构的关
高压物理学报 2021年5期2021-10-20
- 不同角度层理煤样的力学特征与其波速关联性分析
]；徐晓炼等认为层理等结构弱面是影响煤岩体超声波速的主要因素并提出煤样波速的层理效应[9]；王文冰、HOLT、陈天宇等对不同层理方向煤岩进行波速测试发现平行层理和垂直层理2个方向上波速存在明显差异，指出随层理延展与声波传播方向夹角增大，波速呈降低趋势[10-12]；密度是表征煤岩内部致密程度最基本参量，孟召平等系统分析煤岩密度对超声波速影响，采用函数拟合法建立二者定量关系[13]；尤明庆、汪斌、卫增杰等开展损伤煤岩力学特性与纵波速度关系研究，并进行煤岩单轴
西安科技大学学报 2021年4期2021-08-05
- 油页岩热膨胀影响因素及防膨胀措施研究
干酪根含量及样品层理结构对油页岩热膨胀的影响，结果表明：热膨胀随干酪根含量的增长而增加；对各种等级压缩载荷下，油页岩不同层理方向的热膨胀进行测量，结果表明增加压缩载荷会降低最大热膨胀量。孙可明等[6]发现油页岩受热时，随温度升高，油页岩膨胀量不断增大。温度升高至热解温度之后，有机质热解造成的体积膨胀产生膨胀力，会引起一次较大的热膨胀。王越等[7]通过静态热机械分析法(TMA)对取自桦甸大城子矿的3块油页岩样本进行热膨胀性质研究。分别对其平行层理面和垂直层理
世界地质 2021年4期2021-06-06
- 原煤力学及渗流特性的层理效应研究
，导致煤岩在不同层理方向上的力学渗透特性有差异，因此本文针对不同层理方向对煤岩力学渗流特性及加载过程的声发射特征进行研究,以期为煤层瓦斯抽采和防治煤与瓦斯突出提供一定的理论依据。1 试样制备与实验方案1.1 试样制备本文实验所用煤样取自山西省阳泉市新景矿15#煤层，采样时选取层理明显的大块煤样。在实验室中根据《煤和岩石物理力学性质测定方法第7部分：单轴抗压强度测定及软化系数计算方法》(GB/T 23561.7—2009)的规定，使用砂线切割机分别沿垂直层理
中国安全生产科学技术 2021年4期2021-05-12
- 层理地层基质与弱面坍塌失稳规律分析
泥页岩存在明显的层理面，从宏观上看，其力学和强度参数均具有明显的各向异性，研究各向异性对钻井井筒应力分布的影响极其重要。Amader 等[1-4]建立了各向异性地层井周应力分布解析模型，胡秀章等[5-8]利用有限元及数值方法分析了各向异性地层井周应力分布，曹文科等分析了岩石软弱面产状[9-15]、弹性参数各向异性、地应力类型对井周应力及井壁稳定的影响，马天寿等分析了含层理弱面地层破坏规律及水平井层理弱化对井壁坍塌压力的影响[16-18]。但是，目前针对横观
西南石油大学学报(自然科学版) 2021年2期2021-04-28
- 煤储集层起裂强度和损伤强度的各向异性特征
裂隙等结构弱面。层理为煤储集层的第一弱结合面，而割理为煤储集层中两组互相垂直同时又垂直于层理面的天然开放式破裂系统，其中延伸较长的一组为面割理，与之垂直并终止于面割理的为端割理。根据以往学者的研究，煤储集层这种独特的裂缝系统会对煤储集层的力学性能和渗透率产生重要的影响[19-20]，煤储集层的各向异性评价尤为重要[21]。Ranjith等[22]研究了割理密度和方向对煤储集层强度的影响。Zhang等[23]，Kossovich等[24]，Zhao等[25]
石油勘探与开发 2021年1期2021-04-27
- 层状板岩动静拉伸力学特性及破坏模式研究
坏模式随加载率和层理面与加载方向不同夹角变化的规律研究。研究结果表明：随着加载率的增加，不同层理角度下板岩动态拉伸强度均呈现非线性指数增长的趋势；当层理角度为0°时，动态拉伸强度处于低强度区间，破坏形式为沿层理面拉伸破坏；当层理角度为15°，30°和45°时，动态拉伸强度处于中等强度区间，破坏形式为沿层理面剪切破坏和沿非层理面拉伸破坏；当层理角度为60°，75°和90°时，动态拉伸强度处于高强度区间，破坏形式为沿非层理面拉伸破坏。随着加载率的提高，板岩强度
铁道科学与工程学报 2020年11期2020-12-15
- 鄂西渝东地区泥页岩力学特性层理结构效应研究
(黏土和云母)沿层理面排列以及宏观大小的裂缝和断层引起的[3]。地质力学分析依赖于岩石的弹性性质和强度特性，地质力学性能对页岩油气藏生产所需水力压裂的设计和优化具有重要意义。在岩石弹性力学行为研究中，各向异性经常被忽略，有必要进行一些实验尝试完善该领域的研究。Niandou等[4]认为页岩失效行为很大程度上取决于受载方向和类型，其在失效时展现了较大的各向异性变形。在油气开采中，盆地储层的强度特性可以用来评估页岩气开采潜力。Cho等[5]着重于片麻岩、片岩等
西南科技大学学报 2020年4期2020-12-15
- 丘状和似丘状交错层理成因机制研究进展*
0093丘状交错层理(HCS)是一种原生沉积构造，首先在地层记录中发现(Campbell，1966)，后来才被正式命名(Harmsetal.，1975)，是指由一些大的宽缓波状层系组成、外形上像隆起的圆丘状、向四周缓慢倾斜的沉积构造(何幼斌和王文广，2007)。虽然至今尚未在现代沉积环境中直接观察到丘状交错层理，但是往往存在于浅海风暴沉积层中，在岩心中可根据低角度会聚纹层推测丘状交错层理的存在(Hunter and Clifton，1982)。在地层记录中
古地理学报 2020年6期2020-12-07
- 层理性页岩声波各向异性校正方法研究
矿物和微裂缝外，层理也是导致页岩各向异性的主要成因之一，尤其层理性页岩，即便其基质和层理的各向异性较弱，层理性页岩整体上仍表现出一定的各向异性，且各向异性程度与层理方向、层理密度相关[8-9]。页岩声波各向异性会导致同一页岩地层沿不同测量方向表现出不同的声学特性。为实现页岩气高效开采，大斜度井、水平井已成为页岩气勘探开发的主要井型[10-11]，而受页岩各向异性的影响，在水平井、大斜度井和直井中，即便是同一页岩地层，其声波测井响应仍存在较大差异[12]，对
油气藏评价与开发 2020年5期2020-09-25
- 层状岩体中层理刚度对隧道围岩变形的影响
易金舫摘要：层理作为岩体中的软弱面，影响隧道围岩稳定性。为研究层理参数对隧道围岩稳定性的影响，文章基于有限元软件MIDAS GTS，采用界面单元对层理进行模拟，通过调整界面单元的法向刚度以及切向刚度，以围岩位移作为指标来衡量水平层理隧道围岩稳定性，结果表明：①随着法向刚度的增加，隧道拱顶位移越来越小;②随着切向刚度的增加，隧道拱顶位移越来越大。Abstract： As the weak surface in the rock mass， bedding a
价值工程 2020年23期2020-08-31
- 渗流应力作用下层理岩体稳定性数值分析
结构面控制，然而层理是一种较为常见的结构面，当岩体中的层理面由于渗流有孔隙水压力作用时，这一作用将会对岩体的强度产生一定影响[1]。在岩体系统中，存在大量的地下水作用，通过物理、化学和力学等作用改变岩体的内部结构，这些作用将会给岩体施加静水压力和动水压力，这些渗流现象表现出岩体系统内的渗流场对应力场的影响作用[2]。因此，研究含层理岩体中渗流场对应力场之间的相互作用具有一定的理论意义。此外，在进行层理岩体的变形和稳定分析时，对渗流影响的评估也非常重要，且存
水利科技与经济 2020年7期2020-08-01
- 砂岩层理构造对力学特性影响分析
[8]对3个不同层理角度盐岩进行了单轴压缩蠕变特性试验，并对蠕变破坏模式进行了研究。王强等[9]对隧道围岩的流变效应进行了分析。范庆忠等[10]在分级加载条件下对红砂岩的蠕变特性进行了单轴压缩蠕变试验研究，观察和分析了蠕变条件下岩石的弹性模量和泊松比的变形效应。熊良宵等[11]对绿片岩进行了单轴压缩蠕变试验，对岩石瞬时应变、衰减蠕变持续时间和应变速率进行了分析。吴创周等[12]对层状绿片岩试件进行单轴压缩蠕变试验，研究层状岩石材料的各向异性蠕变规律。唐建新
铁道标准设计 2020年4期2020-04-26
- 含层理面煤试样的巴西圆盘劈裂实验及数值模拟研究
京 100083层理是煤层的主要构造之一，按其形态可分为水平、波状和倾斜层理等。通常由于宏观煤岩成分、沿层理方向的组成成分以及所夹矿物成分的差异，使煤岩具有明显的非均质性和各向异性，在不同应力作用下会呈现较明显的“层理效应”[1]。随着煤矿开采难度不断加大，深入研究煤岩的“层理效应”，分析不同方向层理结构下的煤岩基本力学特性，对保障煤矿安全生产和预防矿井灾害发生具有十分重要的意义。由于煤岩体本身含有不同形态的层理、节理及空隙等不连续弱面，这些内在的不连续面
矿业科学学报 2020年2期2020-04-07
- 层理特性对层状岩体剪切力学特性的影响研究
块极限抗压强度受层理结构面控制。梁正召等[4]基于RFPA2D数值模拟软件，用2种不同的岩石材料组成7种不同层理倾角的层状岩石试件，提出对横观各向同性岩体破坏准则的研究必须考虑层理倾角的影响，针对不同的破坏方式应采用不同的破坏准则。何忠明等[5]通过室内试验研究，分析层状岩体的变形以及强度特征，得出90°倾角试样的抗压强度明显大于0°倾角试样。熊良宵等[6]以锦屏Ⅱ级水电站绿片岩和大理岩互层的层状岩体为研究对象开展蠕变特性试验，试验表明当互层状岩体中大理岩
水利与建筑工程学报 2020年1期2020-03-30
- 保德矿区煤体渗透率对层理夹角的响应规律试验研究
因素及影响规律。层理、节理、应力、气体压力等均为影响煤体渗透率的重要因素，而且由于煤层赋存的非均匀性，煤体的渗透率呈现明显的层理效应[1]。Gash 等发现不同方向含瓦斯煤渗透率差异较大，沿割理方向渗透率差异较小，而沿垂直层理面方位渗透率较小[2]；黄学满进行了不同瓦斯压力下的渗透率测定，发现考虑垂直与平行层理面方位下渗透率差异可达一个数量级[3]；姜婷婷等通过实验发现影响煤体渗透率的主要因素是裂纹及裂缝的连通度，其次就是层理角度[4]；邓博知等针对垂直于
煤矿安全 2020年2期2020-03-16
- 层理倾角对岩石抗剪强度参数影响的试验研究*
冬, 3，吴朝松层理倾角对岩石抗剪强度参数影响的试验研究*杨意德1, 2，贾淯斐1, 2，梁 冰1, 2，夏 冬1, 2, 3，吴朝松1, 2(1.华北理工大学 矿业工程学院，河北 唐山市 063210；2.河北省矿业开发与安全技术重点实验室，河北 唐山市 063210；3.唐山市矿区生态恢复产业技术研究院，河北 唐山市 063210)为探究层理倾角对岩石抗剪强度参数与裂纹长度的影响规律，对层理倾角为0°，15°，30°，45°，60°，75°和90°的岩
采矿技术 2019年6期2019-12-23
- 潞安矿区煤层渗透率的各向异性特征实验研究*
在着大量的裂隙和层理，在很大程度上影响煤层变形和瓦斯渗流[1-2]。当开采煤层时，煤层中的裂隙和层理会发生改变，煤层中的应力重新分布，导致煤体变形，进而影响瓦斯的抽采[3-4]。在有关煤体层理裂隙对煤体变形和渗透率影响方面，相关学者进行了大量的研究。煤体在变形方面，在应力作用方向上，煤体的变形具有显著的差异性，煤体的变形量沿应力作用方向呈现近似指数关系衰减的特征[5]，在改变轴压加载变形破坏中，煤体变形可分为压密、稳定发展、非稳定破裂发展和破裂后4个阶段；
中国安全生产科学技术 2019年9期2019-10-16
- SHPB 冲击作用下层状千枚岩多尺度破坏机理研究*
学性质不同。由于层理弱面的存在，层状岩石的特性与均质岩石显著不同[1-2]。研究发现，随加载方向与层理弱面的夹角变化，层状岩石的力学性质表现出很大的差异[2-4]。Tien 等[5]通过自制的类岩石层状材料，获得了单轴与三轴压缩下不同层理弱面岩石材料的四种破坏模式。Ma 等[6]总结了现有文献中静态条件下层状岩石的巴西劈裂破坏模式，发现层状岩石的间接拉伸试验存在五种破坏形态，据此建立了不同破坏形态相对应的强度公式。目前对层状岩石力学机制的探讨大多局限于静态
爆炸与冲击 2019年8期2019-09-25
- 基于声发射实验层状砂岩力学特性及破坏机理
工程之中，砂岩因层理面为软弱结构面，其强度往往比完整岩块的低。JAEGER[1]提出了单弱面理论，解释了当层理角度β满足β1＜β＜β2时(β1和β2均为层理角度，范围为0°～90°)，岩体单轴压缩强度比完整岩块的低。此后，RAMAMURTHY等[2]通过大量试验得出抗压强度与层理角度分布的力学曲线为3 种，分别为U 型、波动型和钎肩型。黄春等[3]通过研究发现层状岩体强度基本呈现U 型分布。刘运思等[4]结合单弱面理论研究了板岩劈裂拉伸强度分布规律，发现劈
中南大学学报（自然科学版） 2019年6期2019-07-20
- 层理对页岩纵波特性的影响
广阔［1-4］。层理面的存在影响页岩的力学性质，进而影响页岩气井井眼轨迹设计和井壁稳定［5-8］。声波携带着大量的岩石物理、力学信息，广泛应用于各类岩石的物理力学性质研究。研究层理面对页岩声波特性的影响有助于利用测井资料指导页岩气井安全钻进。国内外学者针对页岩的物理特性［9-11］、力学特性［12-13］、微观特性［14-17］已开展了大量的研究，但对页岩声波特性研究较少。其中TOC含量、黏土矿物含量、含水饱和度、层理面等均对页岩声波特性有较大影响，已有研
岩性油气藏 2019年3期2019-06-03
- 硬脆性页岩断裂韧性二维数值模拟研究
[6]开展切口与层理呈不同方位的圆柱形试样三点弯曲试验，研究页岩断裂韧性的各向异性特征，并揭示其断裂机制的各向异性。Atkinson等[7]通过直缝巴西圆盘实验法(SNBD)测量断裂韧性，并给出了I型和II型断裂韧性计算公式。崔振东等[8]采用人字形切槽巴西圆盘法(CCNBD)，研究泥质砂岩的断裂力学特性，讨论了该试样类型的有效尺寸和断裂机制。张盛等[9]分别以5种不同形状的圆盘试件测定了大理岩断裂韧度，提出了用每种圆盘确定断裂韧度的公式。由此可见，室内测
复杂油气藏 2019年1期2019-05-21
- 储层非均质性和各向异性对水力压裂裂纹扩展的影响
闭合的天然裂隙和层理，具有强非均质性和各向异性特征，页岩气储层构造的复杂性一直是制约提高页岩气开采效率的关键因素[1-6]。为得出页岩储层水力压裂裂纹扩展规律，国内外学者从理论分析[7-9]、相似材料实验以及数值模拟[10-12]等多个方面研究了天然裂缝对水力压裂裂缝的影响，并通过页岩力学特性研究得出了页岩的各向异性特征。然而，上述学者建立的非均质模型与储层真实构造的对应性较差，未考虑仍具有强度的层理弱面对页岩气储层裂纹扩展的影响。鉴于此，基于储层真实断面
特种油气藏 2019年2期2019-05-13
- 层理效应对黑色页岩抗拉强度影响及其能量分析
得页岩具有明显的层理结构特征，致使页岩的抗拉强度受层理面的影响较大。目前，对于测量材料的抗拉强度方法有2种，分别为直接拉伸法和间接拉伸法。对于岩石材料，若采用直接拉伸法，在实验过程中，很难保证拉应力通过中心轴，从而导致拉应力出现偏心情况。因此，对于岩石材料，国内外多采用间接拉伸法(即巴西圆盘劈裂试验)来测量岩石材料的抗拉强度[1-4]。目前，国内外学者关于岩石的抗拉强度及其影响因素方面进行了大量的试验和理论研究。C.S.Chen等人[5]研究了砂岩；B.D
高速铁路技术 2019年2期2019-05-07
- 黄河下游与黄河三角洲现代非地震变形层理的研究
多成因的”。变形层理是软沉积变形构造中的重要元素之一。有时候研究软沉积变形构造多半主要集中在变形层理上，事实上，很多时候人们已把变形层理(包括褶皱)与软沉积变形构造等同起来[4]。变形层理的研究还有许多问题悬而未决：一是这种构造难以精确描述、分类和进行成因解释；二是这种构造有时难以与构造运动形成的构造区分开来；三是这种可以广泛的分布在多种环境的多种岩性中，给研究成因带来了多解性。变形层理多半被认为是地震成因的，所以多用来作为古地震存在的依据[5-6]。事实
沉积学报 2019年2期2019-04-19
- 页岩层理结构对超声波特性响应分析及应用
0 引言页岩复杂层理结构会导致岩石的超声波特性变得复杂，无法准确求取储集层的力学参数。Josh等[1]通过分析页岩气区块的相关资料发现，页岩复杂层理结构导致声波测井资料存在各向异性，Vernik等[2]、邓继新等[3]通过页岩波速的各向异性也得到类似的结论。Horne等[4]利用偶极子声波测井数据来判断层状页岩弹性各向异性，估算出各向异性参数与邻井预测值一致；张白红等[5]测量了2种岩块垂直和平行层理两个方向的超声波速，数据表明平行于层理面方向及其法线方向
石油勘探与开发 2019年1期2019-03-04
- 射孔水压裂缝在层状页岩的扩展机制
。对于水压裂缝与层理面相交后的扩展规律,Hanson、Anderson等[7-8]开展了层间界面性质对裂缝垂向扩展影响规律的试验研究;衡帅等[9]研究了层理对页岩水力裂缝扩展的影响及层理在页岩网状裂缝形成过程中的作用;夏彬伟等[10]研究了水压裂缝遇断层面后的扩展规律及影响因素,主要考察了逼近角度、水平主应力差、煤岩体弹性模量等因素;宋晨鹏等[11]对水压裂缝遇煤岩交界面的破坏机制及压裂裂缝扩展规律进行了研究。水压裂缝在页岩及层状地层的扩展方面,李传华等[
中国石油大学学报（自然科学版） 2018年2期2018-05-18
- 单轴压缩下层状岩体的各项异性研究
型的构造特征就是层理，层理也是结构面的一种，一般是岩体内的弱面。层理构造的存在，导致了岩体力学性能在与层理面不同夹角方向上表现出明显的各向异性特征。因此，在层状岩体上修建大坝、隧道、水库等工程时，必须要考虑到其各向异性的特征。基于层状岩体在实际工程应用中的重要地位，有大量的学者对其进行过较深入的研究。包括冒海军等［1］通过单轴、三轴压缩试验，采用单弱面理论研究了抗压强度随结构面倾角变化的规律。衡帅等［2］通过直剪试验，分析了在层理面影响下的页岩各向异性特征
水利与建筑工程学报 2018年1期2018-03-20
- 基于单轴加卸载试验的千枚岩岩爆倾向性研究
83)为研究具有层理结构岩石的岩爆倾向性，以西鞍山铁矿地区的层理千枚岩为研究对象，现场取样并加工为标准试样，使用刚性压力机进行单轴加卸载压缩试验。对试验结果进行分析，揭示了西鞍山铁矿地区千枚岩的破坏特征，在室内岩石力学试验的基础上，结合线弹性能判据(PES)及弹性能量指数(WET)对不同层理角度下的岩石岩爆倾向性定量分析。结果表明：千枚岩强度在加载方向与层理夹角为0°、90°时最高，30°、45°时较低，60°最低，总体呈现出U型变化规律；千枚岩的弹性模量
中国矿业 2017年1期2017-02-08
- 东营凹陷北带沉积体系特征研究
近物源沉积特征。层理以块状层理、平行层理、递变层理、板状交错层理为主。沙四上亚段沉积时期，胜坨地区和民丰地区广泛发育近岸水下扇-湖底扇沉积，利津西部地区发育扇三角洲沉积，扇体规模较大，横向连片发育。关键词：砂砾岩；沉积特征；扇三角洲；层理；沉积模式随着勘探技术的不断创新，勘探深度由中浅层油气发展到深层油气。东营凹陷北带沙四段砂砾岩由于埋深较大、缺少相应的地质资料等问题，在沉积相类型、空间展布特征上存在较大争议[1-5]。本文综合应用岩心、地震、测井和录井等
卷宗 2016年10期2017-01-21
- 板岩单轴压缩各向异性力学特征
的各向异性，选用层理比较明显的板岩进行单轴压缩试验，分析力学参数的变化规律。研究结果表明：层理是板岩力学参数、强度特性及破裂模式呈现各向异性的重要原因；板岩单轴抗压强度和弹性模量均随层理面倾角的增大呈“U”型变化趋势，单轴抗压强度的各向异性比为2.8，属中级各向异性水平，试样变形模量的各向异性参数比为1.7；岩样整体泊松比随层理面倾角的增加而增大，但不同试样、相同位置的泊松比变化规律不同；岩样不同倾角的层理面是出现不同破裂模式的重要原因，0°试样形成贯穿层
中南大学学报（自然科学版） 2016年11期2016-12-22
- 页岩力学性质各向异性初探
0075)对不同层理倾角页岩进行单轴实验获得力学参数，研究页岩的各向异性强度特征及变形各向异性特征。并利用离散元软件PFC2D对含有层理的页岩进行数值模拟，实现对页岩力学参数的确定，从而研究含有不同角度单一层理和一组层理的页岩抗压强度各向异性。结果表明，随着层理倾角增大，页岩单轴抗压强度先减小后增大，层理弱面效应明显；单一层理模型抗压强度曲线为“单肩型”，一组层理模型抗压强度先缓慢减小，再急剧减小，然后急剧增大；含有层理的页岩破坏形式主要表现为3种：一是端
非常规油气 2016年5期2016-12-08
- 川东南地区龙马溪组页岩声波特性研究
岩块，采取沿平行层理和垂直层理方向钻取岩芯，采用多频率超声波透射法系统地分析了龙马溪组页岩不同层理方向的岩石纵横波速度和密度的关系。研究结果表明，川东南地区龙马溪组页岩的纵横波速度呈显著的线性正相关，且其相关性不受层理方向影响；沿平行层理方向的纵横波速度明显大于垂直层理方向的纵横波速度；页岩纵、横波速度均与岩芯密度具有明显线性正相关；沿平行层理方向页岩纵、横波速度与层理密度呈线性正相关，而沿垂直层理方向页岩纵、横波速度与层理密度呈线性负相关。页岩；声波；层
西部探矿工程 2016年2期2016-09-15
- 层理面细观参数对层状岩体强度特性影响的研究
曾亚武，张 森层理面细观参数对层状岩体强度特性影响的研究夏磊，曾亚武，张森（武汉大学土木建筑工程学院，武汉430072）为了从细观角度研究不同层理面的细观参数对层状岩体强度特性的影响，利用颗粒流建立数值模型，从细观角度将层理面力学参数分为黏结强度、摩擦作用和咬合作用3个方面，通过开展不同层理倾角下层状岩体单轴压缩试验的数值模拟，初步探讨了层理面力学参数对层状岩体强度的影响。结果表明：当层理黏结强度与基岩相差很大时，其影响可以忽略，而当其与基岩黏结强度比较
长江科学院院报 2016年7期2016-08-09
- 层理性页岩水平井井壁稳定性分析
马天寿，陈平层理性页岩水平井井壁稳定性分析马天寿，陈平(西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都，610500)基于孔隙弹性力学和单结构面强度理论，建立层理性页岩水平井井壁稳定力学分析模型，分析层理面产状(走向、倾角)、井眼轨迹(井眼方位)和层理面强度弱化对水平井井壁稳定的影响。研究结果表明：页岩层理面产状和层理面强度弱化是导致水平井井壁坍塌失稳的主要因素；层理面倾角为0°~30°时，沿着任何方位钻水平井的井壁稳定性都比较差，而层理面倾角
中南大学学报（自然科学版） 2015年4期2015-10-14
- 单轴压缩下页岩力学特性的各向异性试验研究
积岩，具有明显的层理结构特征，表现出明显的各向异性特征，这些特征对水力压裂优化问题和井壁失稳问题具有较大影响［1］。为了实现页岩气的高效开采，迫切需要开展页岩的各向异性特征试验，分析其不同倾角下的力学性质，这对解决页岩气开采过程中的水力压裂问题和井壁失稳问题具有很重要的实际工程意义。目前，国内外学者对页岩的各向异性做了许多研究。J. C. Jaeger 等［2］通过对层状岩体的弹性参数进行各向异性的试验和理论分析，提出了横贯各向同性岩体的理论准则。席道瑛等
金属矿山 2015年12期2015-03-28
- 页岩各向异性特征的试验研究
一般较长，且地层层理发育，力学性质硬脆，部分还具有高陡倾角，这使井壁容易发生坍塌、漏失等严重的失稳问题[5]。井壁失稳不仅会影响钻进时效，更重要的是会降低固井质量，影响压裂作业的安全进行，由于目前对层理性页岩地层的基础理论和试验研究还相对较薄弱，井壁失稳很难得到解决。而国内外水平井压裂现场施工中经常出现的破裂压力高、裂缝压不开等现象[6]表明，目前对水平井水力裂缝的起裂机制还没有较深刻的认识。因此，根据我国页岩气藏储层特点，深入开展与水力压裂开采相关的岩石
岩土力学 2015年3期2015-02-15
- 永定河沉积特征研究
不同河段的粒度、层理及垂向层序3个方面，分析永定河的沉积特沉及其控制因素.1 永定河不同河段的沉积特征分析1.1 粒度分析了解永定河上、下游的粒度大小和粒度分布，可以进一步分析永定河沉积能量以及水动力条件，由此对比不同河段的沉积差异.永定河上游下苇甸区属于永定河古河道，该处出露的地层以较粗的辫状河沉积为主，可见大小迥异的鹅卵石，岩性丰富，有变质岩、沉积岩和岩浆岩.沉积剖面以砾石和砂质沉积为特征，岩性粗，砂泥比值高.泥质夹层较少，为典型的砾包砂形式.上游粗砾
地质与资源 2013年2期2013-05-08
- 层状岩体双轴压缩变形试验的数值分析研究
考虑了荷载方向与层理之间的几何关系所造成的影响，对于有些层状岩体，往往是由两种岩石互层组成的，单位体积内各种岩石所占的含量均会影响层状岩体的力学特性.其次，大部分研究者主要对单轴或者三轴受压下层状岩体的力学特性开展试验或者数值分析，而在一些特定情况下隧道围岩也有可能会处于双轴受压状（σ1≥σ2，σ3＝0）［5］.目前，国内外也有些研究者针对双轴受压条件下岩石的力学特性开展了试验和强度准则研究，张庆［6］对75 mm和100 mm石灰岩立方体试件进行了双向加
郑州大学学报（工学版） 2012年5期2012-12-03
- 页岩力学参数各向异性研究
在形成过程中具有层理、片理等特征，组成的矿物结晶颗粒具有不同大小以及不同的组合方式，造成页岩中具有不同层次的结构构造和这些结构构造的定向排列，所以有机页岩具有明显的强度和弹性各向异性。如果将页岩储层岩石当做各向同性体来处理，是显然不符合实际情况的。对于存在明显层理的页岩，在研究其力学性质时要考虑其各向异性［1－4］。层理性页岩力学性质受岩石本体和结构面的力学性质共同控制，通过理论和实验研究获得页岩岩石强度、弹性力学参数的各向异性特征，结合声波各向异性分析结
天然气工业 2012年12期2012-10-22
- 丘状交错层理的成因探讨
034）丘状交错层理的成因探讨赖志云（长江大学地球科学学院，湖北 荆州434023）赖伟庆（中国石油天然气海外勘探开发公司科技管理部，北京100034）为探讨丘状交错层理的成因，在室内通过涡流运动的试验，发现在水盆中心区形成微微上凸、向四周缓缓倾斜的丘状沉积体。因此，提出丘状交错层理成因的新观点；同时，还应用圆周运动理论解释了风暴岩沉积序列的形成机理。丘状交错层理；涡流；正常浪底；风暴浪底；圆周运动丘状交错层理一词是哈姆斯（Harms）于1975年正式提出
石油天然气学报 2010年5期2010-11-15