頁巖破壞過程的聲發(fā)射特性實驗及數(shù)值模擬研究.pdf

1、頁巖氣為非常規(guī)油氣資源，開發(fā)頁巖氣對于緩解能源危機意義深遠。頁巖的力學特性及破壞規(guī)律是影響頁巖氣開采全局的關鍵因素。通過監(jiān)測頁巖破壞過程的聲發(fā)射特性，可以推斷頁巖裂紋的發(fā)展過程。
　　本文通過UTM5000微機控制電子萬能試驗機和PCI-2聲發(fā)射系統(tǒng)對江西省贛北地區(qū)的頁巖進行單軸壓縮試驗，獲得了不同地域和不同層理方向的頁巖力學特性和聲發(fā)射特性，并利用單參數(shù)和參數(shù)關聯(lián)分析法對不同地域和不同層理方向的頁巖在單軸壓縮下的力學特性和聲發(fā)射

2、特性之間差異進行了分析；研究了頁巖在漸進加卸載試驗下的聲發(fā)射特性；采用真實破壞過程模擬軟件 RFPA2D對頁巖單軸壓縮破壞過程及其聲發(fā)射特性和漸進加卸載條件下的頁巖kaiser效應進行了數(shù)值模擬。
　　研究結果表明：不同地域的頁巖在單軸壓縮下的力學特性和聲發(fā)射特性具有明顯的差異；頁巖的抗壓強度越小，破壞過程聲發(fā)射活動越強，聲發(fā)射累計計數(shù)越大；頁巖層理方向對單軸壓縮抗壓強度和聲發(fā)射特性有顯著影響；0o層理方向抗壓強度最高，90o層理

3、方向其次，45o層理方向抗壓強度最低；90o層理方向在整個變形破壞過程中AE振鈴累計計數(shù)和能量累計數(shù)最大，AE計數(shù)率和能率也最大，AE活動水平最強，45o層理方向頁巖的AE振鈴累計計數(shù)和能量累計數(shù)最小，計數(shù)率和能率也最小，AE活動水平最弱；通過漸進加卸載試驗得到的應力-時間-聲發(fā)射能率圖驗證了頁巖的凱瑟效應存在；通過RFPA2D軟件數(shù)值模擬動態(tài)顯示了頁巖材料變形破裂的整個過程，其聲發(fā)射圖形象地表征了試樣裂紋的位置和擴展過程；采用漸進加卸