爆生氣體作用下巖石開裂機理數(shù)值模擬研究.pdf

1、爆生氣體作用下孔壁巖石的開裂過程是一個比較復(fù)雜的問題。實驗研究表明爆生氣體對孔壁巖石的破壞作用形式是準(zhǔn)靜態(tài)條件下的拉伸破壞，并且初始損傷對孔壁巖石的開裂起著重要作用。初始損傷以初始微裂紋的形式代替，應(yīng)用有限元計算軟件ANSYS9.0，對爆生氣體作用于水泥試樣中心孔的沖擊開裂現(xiàn)象進行了數(shù)值模擬研究。研究表明裂紋條數(shù)、長度及分布位置對裂紋的起裂及擴展有重要影響。計算結(jié)果顯示：(1)裂縫附近存在應(yīng)力卸載區(qū)，應(yīng)力卸載區(qū)的范圍受裂縫長度的影響，裂

2、縫長度大，卸載區(qū)大，反之亦然；應(yīng)力卸載區(qū)內(nèi)不會有裂縫的起裂擴展。應(yīng)力卸載區(qū)的存在必然導(dǎo)致應(yīng)力集中，這樣裂縫容易在應(yīng)力集中的地方起裂；(2)裂縫擴展是裂縫間競爭的結(jié)果；(3)巖石孔壁上貫穿裂縫的條數(shù)受應(yīng)力卸載區(qū)的影響，在實驗試樣尺寸和載荷有限的條件下，只能產(chǎn)生有限條貫穿裂縫。這些成果將為“層內(nèi)爆炸”采油技術(shù)的進一步研究，為優(yōu)化施工設(shè)計，提供一定的理論支撐；也為了解柱孔內(nèi)壁開裂問題的穩(wěn)定性提供了數(shù)值分析基礎(chǔ)。 本文的研究成果適用于一