一、花岗岩抗拉强度试验和在水压致裂应力测量中的应用（论文文献综述）
邵震[1]（2021）在《清水/饱和盐水致裂钙芒硝试验研究》文中研究说明钙芒硝矿储量巨大,资源赋存稳定,有逐步替代芒硝矿,成为工业原料硫酸钠的重要来源的趋势。由于其传统开采方式（旱采法和硐室水溶开采）多存在劳动强度大、开采效率低、环境污染严重等问题,许多学者因此提出原位溶浸流体化开采的方式来进行钙芒硝矿的开采。目前,针对钙芒硝盐矿原位溶浸流体化开采方面的研究,多集中于后期的水溶开采方面,对于前期的水压致裂过程的研究,还十分缺乏。基于此,本文从研究钙芒硝水力压裂作用下裂纹扩展-溶解机理,为钙芒硝矿层的流体化开采提供参考,丰富水力压裂理论的角度出发,分别进行了钙芒硝的力学特性试验,以及在轴压/围压为5/4 MPa、7/4 MPa、9/4 MPa三种应力条件,清水/饱和盐水两种压裂介质下的水力压裂试验,并采用3D形貌扫描仪对破坏端面的裂纹形态进行扫描,结合裂纹粗糙度表征公式和裂隙内部几何特征表征方式对试验数据进行计算分析。主要得到如下结论:（1）本文所取钙芒硝岩样（四川彭山钙芒硝矿）的抗压强度为11.43-24.90 MPa,平均为16.86 MPa;弹性模量为2.10-3.45 GPa,平均为2.76 GPa。密度为2.71-2.77 g/cm3,平均为2.74 g/cm3;泊松比为0.23-0.32,平均为0.26。抗拉强度为1.62-2.59 MPa,平均为2.08 MPa。内摩擦角为23.44°,内聚力为4.28 MPa。（2）通过对钙芒硝水压致裂过程进行分析,并引入控制方程对其进行描述。综合各个过程的控制方程,予以初值和边界条件,建立了钙芒硝水压致裂裂纹扩展-溶解耦合数学模型。（3）清水/饱和盐水致裂钙芒硝的压裂曲线分为三个阶段:水压升高阶段,裂纹扩展阶段,水压下降阶段。两种压裂介质的区别主要在于:清水致裂钙芒硝过程中,存在多次起裂,同时裂缝扩展过程伴随着溶解现象,因此在裂纹扩展阶段,压力波动剧烈,持续时间较长（370 s）;而饱和盐水致裂钙芒硝过程中,起裂次数较少,趋于一次性完成起裂,同时饱和盐水浓度较高,裂缝扩展过程几乎不存在溶解现象,所以压力波动较小,持续时间较短（250 s）。（4）在围压保持4 MPa不变,轴压为5 MPa、7 MPa、9 MPa的条件下,清水致裂钙芒硝的起裂压力分别为10.34 MPa、11.68 MPa、12.73 MPa;饱和盐水致裂钙芒硝的起裂压力分别为10.71 MPa、11.96 MPa、13.01 MPa。饱和盐水致裂的起裂压力比清水致裂的起裂压力分别提高3.5%、2.3%、2.2%,饱和盐水致裂钙芒硝的起裂压力较高。（5）同一地应力条件下,清水/饱和盐水致裂钙芒硝的裂纹扩展方向是一致的。围压保持4 MPa不变,随着轴压的增大,裂纹由平行井眼方向扩展转变为垂直井眼方向（平行于井壁方向）扩展:当轴压为5 MPa或7 MPa时,清水/饱和盐水致裂钙芒硝形成了横向裂纹,随着轴压增大到9 MPa,清水/饱和盐水致裂钙芒硝形成纵向裂纹（具有一定角度）。（6）钙芒硝清水压裂过程受到应力和溶解的共同作用。不同应力状态下,围压保持4 MPa不变,随着轴压的增大,钙芒硝水压致裂后裂缝端面粗糙度随之增大,裂隙开度随之增大,裂隙接触域随之减小。同一应力状态下,钙芒硝清水致裂后裂缝端面粗糙度数值大于饱和盐水致裂的粗糙度数值。清水致裂后的裂隙开度大于饱和盐水致裂后的裂隙开度,接触域小于饱和盐水致裂后的接触域。
李志强[2]（2021）在《隧道突水岩体破裂应力-渗流演化的试验与机理研究》文中研究表明随着国家经济快速发展,我国已成为世界上隧道修建速度最快、规模最大、难度最高的国家。为了维护国家安全统一和进一步完善国家交通网络,随着“川藏铁路”工程及“一带一路”战略的推进,地形地质条件极端复杂的西南山区与强岩溶地区逐渐成为重大工程的建设重心,这些隧道工程普遍具有埋深大、洞线长、水文地质条件复杂等显着特点。在地质调查阶段往往很难对隧道沿线的地质条件进行详细准确探查,这大大增加了隧道施工期发生突水突泥等重大灾害的风险,成为影响安全、制约工程进度和费用的关键因素,隧道开挖扰动和高渗压作用下围岩损伤渗流灾变是诱发隧道突水的重要原因。本文以深长隧道中突水突泥灾害为研究对象,综合采用理论研究、数值模拟、室内试验和模型试验等手段,围绕隧道突水灾害防灾减灾这一科学难题,主要开展了隧道突水岩体破裂应力-渗透演化机理的研究,取得了以下研究成果:（1）分析了施工扰动下隔水岩体应力特征,提出了基于应力场演化的隔水岩体“三带”划分方法,基于MTS开展了加卸载应力路径下隔水岩体应力-渗流演化试验,分析了不同加卸载速率对岩体强度、变形特性的影响,确定了岩体渐进破坏过程中的特征应力,研究了岩体渐进破坏过程中能量演化规律及岩石变形与渗透率演化的关联特征,分析了高渗压作用下岩体破坏蠕变断裂,认为高渗压是导致岩体破坏的重要原因。（2）创新地设计了一种模拟高压流体激活裂隙岩体的实验方法,开展了水-力耦合作用下单裂隙岩体的剪切渗流试验,获取了不同围压下裂隙滑移前后渗透率的演化规律,裂隙渗透率受到裂隙粗糙度、有效应力、剪切位移的共同影响,分析了围压作用下高渗压、剪切位移及裂隙渗透率的联动演化机制,有效应力越大、裂隙渗透率越小;当有效应力恒定时,剪切位移存在一个临界阈值影响着渗透率的变化,提出了极小剪切位移作用下单裂隙岩体渗透率演化模型,解释了剪切位移作用下单裂隙岩体渗透率的演化规律。（3）基于三维流固耦合相似理论,研发了满足岩体水理、物理性质的流固耦合相似材料,创新了高水压加载密封技术,研制了可模拟复杂地质条件下隧道开挖渗流变化的试验系统,结合相似材料及模型系统,开展了隧道突水岩体渗透破坏模型试验,研究了不同渗流压力下岩体渗流场分布规律,获取了隔水岩体破裂型突水灾害中应力、渗流演化趋势,揭示了隧道开挖过程中隔水岩体应力-渗流演化规律。（4）分析了隔水岩体结构及其突水破坏类型,开展了岩体应力-损伤-渗流理论分析,通过孔隙率表征岩体的损伤变量,分析了岩体渐进破坏过程中岩体渗透率随损伤变量的演化规律。基于断裂力学,研究了单裂纹、多裂纹的水压劈裂特征及临界水压,研究了应力系数,裂纹倾角对临界水压的影响。基于数值模拟研究了施工过程中隔水岩体的应力演化特征,分析了开挖扰动及高渗压对岩体防突能力的影响,揭示了开挖扰动及高渗压作用下隔水岩体渗透破坏突水机理。本文研究成果有益于充实隧道突水渗透致灾理论体系,为隧道工程突水突泥灾害的防灾减灾提供科学依据和理论支撑。
沈书豪[3]（2020）在《淮南潘集矿区深部煤系岩石力学性质及其控制因素研究》文中认为随着资源勘查与煤矿开采深度逐年增大,开采方式逐步向智能化推进,对煤矿深部开采地质条件的探查以及对致灾因素预测精细程度的要求越来越高。查清并研究深部煤炭资源赋存地质条件以及深部煤系岩石物理力学性质,不仅是一个地质基础性科学问题,也是我国煤炭工业可持续发展的现实课题,成果可为深部矿井的设计、建设和安全生产提供更加准确、完整的地质基础数据,以便提前采取有效手段和防治措施,减少或避免矿井地质灾害的发生。本文以淮南潘集矿区深部勘查区为研究对象,紧密结合该研究区的地质普查和详查工程,充分利用周边生产矿井等有利条件,通过钻孔资料处理、原位测试、野外采样、室内试验和理论分析等手段,确定了潘集矿区深部煤系岩石赋存的地应力及地温条件,分析了煤系岩石微观成分、沉积环境和结构构造特征,试验获得了常规及地温、地应力等条件下的岩石力学性质,研究了岩石宏观力学性质差异性及其主要控制因素,揭示了深部煤系岩石力学行为的地质本质性控制机理。取得的主要成果有:1)采用岩矿显微薄片鉴定、图像分析和X-射线衍射等方法对深部煤系岩石矿物成分、含量和微观结构等进行了统计与分析,获得了研究区不同岩性岩石的微观特征:砂岩主要矿物为石英,平均含量在65%以上,结构以孔隙式胶结为主,且不同层位砂岩碎屑颗粒含量和粒度分布特征区别较大;泥岩矿物成分中黏土矿物含量较高,占比60%左右,陆源碎屑矿物占比30%左右,且各层位含量差异不大,自身非黏土矿物如菱铁矿等含量在不同层位泥岩中差异较大。2)基于研究区勘探钻孔岩芯及测井资料的统计分析,得出了深部主采煤层顶底板岩性类型组成及岩体结构性特征:平面上,深部5个主采煤层顶底板岩性类型均以泥岩型为主,研究区从东到西煤层顶底板砂岩厚度逐渐增加,泥岩厚度逐渐减小;垂向上,砂岩含量最高层位为下二叠统,向上逐渐变小,泥岩含量则相反;岩石质量指标（RQD）和钻孔声波测井可以直接反映深部岩体的结构性特征,主采煤层顶底板RQD值和钻孔测井波速平面分布较为一致,在靠近研究区中部潘集背斜转折端和断层附近,顶底板RQD值和测井波速都较小,岩石质量和岩体完整性都较差,远离大型构造与褶皱区域RQD值和测井波速均有增大趋势,受岩性分布和构造作用影响。3)选用地面千米钻孔水压致裂法和井下巷道应力解除法开展了研究区地应力原位测试工作,结合AE法试验解译结果,得出了深部研究区现今地应力场类型、大小及方向:-1000～-1500m深度范围内最大水平主应力在30～55MPa之间,且随深度增加呈线性增大趋势;最大水平主应力约为垂直主应力的1.3倍,揭示出深部地应力场以水平构造应力为主,最大、最小主应力比值在1.116～2.469之间,平均为1.511,且随深度增加逐渐减小;研究区最大主应力方向为NEE向,随着深度的增加趋向于近EW向;深部现今地应力场受区域大地构造控制,研究区内不同位置地应力大小和方向存在一定差异,受区域性F66断层和潘集背斜共同影响。4)基于潘集矿区深部近似稳态钻孔测温数据建立了测温孔温度变化的校正公式,结合井下巷道测温成果对研究区简易测温孔数据进行了校正,得出淮南潘集矿区深部地温梯度值变化范围为1.52℃/百米～3.41℃/百米,平均梯度2.46℃/百米;主采煤层底板温度随深度增加呈线性增大关系,计算分析了研究区-1000m、-1200m及-1500m三个水平的地温分布规律,并编制了对应的地温分布等值线图。5)常规条件下研究区煤系岩石力学试验结果表明:不同岩性岩石力学性质参数差异性较大,相同层位相同岩性的岩石力学参数分布也较为离散,煤系岩石力学性质的岩性效应明显;研究区各岩性岩石抗压强度与抗拉强度、弹性模量和凝聚力等参数间呈良好的线性关系,垂向上,上石盒子组中11-2煤顶底板砂岩抗压强度最高,下石盒子组中3煤顶板粉砂岩强度最高,各主采煤层顶底板的泥岩平均强度随层位变化不明显。6)开展了符合深部地应力变化范围内的不同围压条件下煤系岩石三轴力学试验,得出了深部煤系岩石强度随围压增加而增大,在试验围压范围内,初期增幅较大,增幅随围压增大而减小;通过对煤系三轴岩石力学试验参数的回归分析,建立了淮南矿区深部不同岩性的煤系岩石力学强度及峰值应变随围压变化的预测模型,并基于大量试验结果分析确定了研究区煤系岩石的岩性影响系数。7)在深部煤系地温变化范围内开展不同温度条件下煤系岩石恒温单轴压缩试验,结果表明温度对煤系岩石强度和变形性质的影响要弱于岩性和围压的影响,岩石单轴抗压强度等力学参数整体随温度的升高呈降低趋势;不同层位和不同岩性岩石受温度影响有差异,根据强度随温度的变化特征将煤系岩石力学性质随温度的变化类型分为Ⅰ型-强度随温度增加而降低型,Ⅱ型-强度波动不变型和Ⅲ型-强度随温度增大型三类。8)分析了研究区主采煤层顶底板岩石物质组成、微观结构、岩石质量指标（RQD）、钻孔测井波速以及深部赋存的应力和温度环境等因素对岩石力学性质的影响作用,阐明了影响深部煤系岩石力学性质的沉积特性、岩体结构特性和围压等主控因素,揭示了深部煤系岩石力学行为的物质性、结构性及赋存性的地质本质性控制作用机理。图[140]表[43]参考文献[245]
殷鹏飞[4]（2020）在《川南龙马溪组页岩力学特性及水力压裂机理研究》文中进行了进一步梳理页岩气是继煤层气、致密砂岩气之后重要的非常规天然气资源,具有开采寿命长、生产周期长、烃类运移距离较短及含气面积大等特点,是目前重要的清洁能源发展方向。水力压裂是将页岩气从页岩中开采出来的一种成熟有效的方法。为了实现天然气在页岩基质中的高效运移,需要采用水力压裂在页岩中形成复杂裂缝网络,这需要对复杂裂缝形成的机理,包括页岩的岩性、物性、力学性质、脆性特征以及水力裂缝扩展延伸机制等方面进行深入系统的研究。本文以四川盆地南缘长宁页岩气产区的页岩为研究对象,采用室内试验、理论分析和离散元数值模拟的方法对页岩各向异性力学行为、脆性评价、渗透特性以及水力裂缝扩展机理等相关课题展开了具体研究。主要研究内容和结论如下:（1）对采集于四川长宁页岩气产区的黑色页岩进行了物理及微观特性分析,通过对不同层理倾角页岩开展常规三轴压缩试验、巴西劈裂试验、三轴循环加卸载试验和卸围压试验,分析了页岩在不同应力加载路径下的强度变形特征,揭示了页岩各向异性破坏行为机理,并提出了一种新的预测层状岩石巴西劈裂破坏行为的准则,该破坏准则能很好地描述含层理结构岩石在不同加载倾角下的破坏特征。（2）基于页岩试样室内试验结果,采用多种脆性评价方法对页岩试样的脆性特征进行了分析研究,并以此为基础,提出了两种新的分别基于应力-应变曲线峰后特征和能量平衡特征的脆性评价指数,新指数能清晰地反映页岩试样在不同层理倾角和不同围压下的脆性变化规律,并以此揭示了页岩脆性程度与其破坏模式之间的定性关系。（3）对不同层理倾角的完整页岩试样和含裂隙面的页岩试样进行了渗透率试验研究,得到的两组页岩渗透率随有效应力增大呈指数函数减小。进一步地,基于理论分析描述了流体在含层理或夹层结构层状岩石中的流动规律,揭示了影响页岩等效渗透率的主控因素,以此建立了能描述岩石渗透率各向异性特征的理论模型,推导了能描述含裂隙面页岩等效渗透率与裂隙面渗透率之间关系的表达式,分别建立了含裂隙面页岩等效渗透率和裂隙面渗透率与有效应力之间的关系。（4）基于室内试验结果进行了PFC2D细观参数分析和标定,建立了页岩数值模型,开展了页岩各向异性力学特性的模拟研究,从细观层面揭示了页岩在不同应力加载路径下的变形破坏机理。进一步地,基于改进的PFC2D流-固耦合算法,开展了页岩水力压裂裂缝扩展机理与分段压裂数值模拟研究,分析了层理倾角、层理面强度、地应力水平对水力裂缝扩展特征的影响规律,揭示了不同侧压力系数和不同层理倾角下页岩试样中水力裂缝与层理面的相互作用机理,得到了水平井分段压裂中水力裂缝网络在垂直面和水平面内的分布形态,由此提出了设计射孔最优间距的参考方法。该论文有图165幅,表34个,参考文献381篇。
裴峰[5]（2020）在《纱岭金矿深部地层岩体力学性能与深竖井围岩稳定性分析及控制》文中研究表明随着浅部矿产资源的日益枯竭,我国逐渐进入深部开采阶段,片帮、岩爆、局部大变形等灾害较浅部在频度和强度方面显着增加,成为深部地下工程建设亟需解决的问题。深部地下工程灾害是由岩石本身力学性能、所处复杂地质环境和开挖扰动力学响应引起的。埋深的增加导致地应力升高,而高地应力导致的围岩片帮、剥落、岩爆以及大变形则是制约深竖井设计和施工的关键因素。深部地层岩石在高地应力作用下力学特性及工程响应较浅部岩石存在明显差异,导致地下工程灾害具有多发性和突发性。因此,开展高地应力作用下深竖井围岩稳定性研究具有重要意义。本文结合国家重点研发计划项目-深部金属矿建井与提升关键技术,从金属矿深竖井开挖围岩稳定性分析及控制这一科学问题出发,依托纱岭金矿在建深竖井为工程背景开展研究。基于深部地层地应力场分布特征、室内岩石力学试验、数值模拟和理论分析,系统研究了不同赋存深度岩石在动、静载荷作用下力学性能、能量演化与分配比例和失稳破坏过程及随深度变化规律,结合声发射监测技术进一步探讨了不同赋存深度岩石失稳破坏过程中声发射信号的频率、时序特征以及硬脆性岩石高地应力作用下致灾机理。最后,采用数值模拟方法模拟了纱岭金矿主井开挖应力场、变形场、能量场、塑性区和围岩损伤程度特征及其随深度变化规律,揭示了围岩失稳破坏机制,并提出相应失稳控制理论和技术措施。相关研究成果对深部建井围岩稳定性分析以及开挖支护提供了理论支撑。主要研究成果如下:（1）在纱岭金矿建井工程区地层完整性分析的基础上,针对主井、副井、回风井的3个深钻孔内进行水压致裂地应力测量,获得了纱岭金矿建井工程区560～1532 m范围内地应力场随深度变化规律。分析了最大水平主应力方向与山东渤海沿岸地区最大水平主应力方向的关系,从板块运动的角度解释了最大水平主应力方向形成的机制,明确了建井工程区深部地层岩石所处复杂地层环境和地应力场特征。（2）选取井筒穿越变辉长岩和花岗岩两种岩石为主要研究对象,通过X射线衍射试验（XRD）和双目透反射偏光显微镜观察得到了岩石基质的类型、矿物组成和微观结构。对不同赋存深度岩石开展了动、静加载作用下岩石力学试验,从力学特性、破坏形态、声发射信号和失稳破坏演化过程分析了深部地层岩石物理力学性能、脆性破坏特征及随深度的变异性。同时,对岩样破裂断口进行电镜扫描获得了破裂断口细观形貌,从细观角度分析了硬岩的脆性破坏机制。最后,基于多重判据冲击倾向性判别准则对深部岩石冲击倾向性进行评价,采用冲击危险性和冲击危险势指标表征深部地层岩石发生冲击破坏的可能性及强度。（3）岩石储能能力是片帮、岩爆等灾害能量判据的重要指标,基于岩石极限储能理论研究了深部地层岩石储能能力随深度变化规律。综合考虑给定深度和周围应力环境因素,通过特征应力以及两个阶段能量随围压的变化规律,揭示了围压对岩石渐进破坏的影响。利用循环加卸载试验分析了深部地层岩石加载过程中力学参数的演化规律,表明了循环载荷对岩石强度参数具有强化和损伤双重效应作用,进而反映岩石能量存储与耗散特征,同时提出了修正后的CWFS（粘聚力弱化摩擦强化）模型;系统分析了岩石加载失稳破坏过程中输入能量密度、弹性应变能密度和耗散能密度演化过程及分配规律,进一步揭示了岩石峰前以积聚弹性应变能为主、耗散能为辅的能量演化规律,同时阐明了能量演化及分配规律的围压效应;最后,从能量耗散角度分析了岩样损伤与应力水平之间的关系,基于耗散能发展规律建立了围岩失稳破坏能量判据,揭示了深部地层围岩损伤破坏能量机制。（4）岩石等脆性材料破坏过程能量耗散主要用于裂隙结构面的产生及其相互摩擦,采用分离式霍普金森压杆（SHPB）对深部花岗岩开展不同冲击速度作用下动态力学试验,得到了深部地层岩石动态抗压强度、破碎形态、能量耗散与冲击速度之间的关系,并与静态加载试验结果进行对比分析。探讨了冲击过程中耗散能密度、透射能密度、入射能密度等随冲击速度的演化规律,揭示了冲击破坏后破碎岩样分形维数特征,进一步研究了深部地层围岩突发式失稳破坏的内在机制。（5）基于声发射（AE）监测技术,从特征参数（计数率、能量率、累计计数、累计能量）和波形（幅值和峰频）两方面研究了不同深度地层岩石加载失稳破坏过程AE信号与应力水平之间的关系以及随深度变异性特征,反演了不同应力水平下岩石的稳定性,提出了岩石失稳破坏的声发射前兆信息。通过循环加卸载试验研究了不同赋存深度冲击性岩石加载过程中的不可逆性,得到了不同受力及变形阶段声发射信号变化特征及规律,揭示了岩石内部损伤程度的非线性加剧过程。同时探讨了加卸载过程中声发射b值演化规律,为进一步反演岩石损伤及破坏机制提供了理论依据。（6）综合考虑岩体声波波速随深度的变化、岩芯质量完整性、地下水、地应力分布特征和室内岩石力学试验的基础上,采用Hoek-Brown强度准则合理获得不同深度地层岩体力学参数。利用FLAC3D数值模拟软件分析了纱岭金矿主井穿越复杂地层应力场、变形场、塑性区特征及随深度变化规律,总结了围岩力学响应的时空演化规律和特征。采用破坏接近度指标分析了围岩损伤范围与破碎程度随深度变化关系,同时确定了最小支护深度和安全支护深度的范围。通过深竖井开挖后围岩能量积聚特征,确定了围岩能量积聚范围,合理预测了井筒围岩片帮、岩爆发生位置及强度,同时提出了相应卸压及支护措施。综合影响围岩稳定的多种因素对纱岭金矿主井地层进行了危险区划分,开展了围岩稳定性分析并提出深竖井施工围岩支护设计方案。
贾亚琳[6]（2020）在《大采深矿井断层防水煤柱及底板抗水性能研究》文中进行了进一步梳理目前,我国煤炭资源的开发已进入深部开采阶段。随着开采深度的增加,在高矿压、高水压、有效隔水层厚度减少的开采背景下,矿井安全生产形势趋于严峻,煤矿企业将面临底板水害防治及经济增长双重压力问题。大量突水案例表明,煤层底板突水绝大部分由断层引起。在矿区区域治理的背景下,断层防水煤柱的可靠性及煤层底板抗水性能问题依然是大采深矿井防治水所面临的主要问题。论文以采用原位测试、计算机仿真相结合的技术路线,探讨了大采深矿井断层防水煤柱合理留设及底板抗水性能两个关键科学问题。原位测试结果表明,煤层抗拉强度与现采用值接近,底板抗拉强度大于现采用值。研究结果表明:利用原位测试技术测定的峰峰矿区2#煤层抗拉强度为0.5MPa,煤层底板岩层抗拉强度为0.8MPa,在断层带附近强度有所降低;突水系数法仍适用于大采深矿井断层防水煤柱留设,断层防水煤柱宽度与开采深度具有一定线性关系;承压水沿断层带导升过程中水压逐渐衰减,防水煤柱承受的水压小于煤层底板隔水层承受的水压;利用突水系数法计算导水断层防水煤柱宽度结果偏大,依据承压水沿断层带导升过程中水压逐渐衰减特征,提出了利用改进的突水系数法进行断层防水煤柱留设的方法;在区域治理的背景下,2#煤层底板隔水层抗水性较强,4#煤层底板隔水层抗水性较弱。
邵祎迪[7]（2020）在《磨子水电站三维地应力测量及应力场模拟分析》文中进行了进一步梳理西部大开发战略的大规模实施使得西南地区大量蕴藏的水电资源得以运用。为了充分利用当地的高水头、小流量水资源,高压引水隧洞及气垫调压室技术引入国内。在引水隧洞等相关地下硐室开挖过程中,高地应力会引起脆性岩体的岩爆和软岩地区的硐室大变形等严重危害施工人员生命安全和工程质量的问题。而高压硐室内部围岩裂隙的透水率同样会影响施工质量和后期水电站维护成本。因此,进行气垫调压室围岩的三维地应力测量和高压压水试验是水电工程设计施工中的重要环节。本文依托四川省丹巴县磨子水电站建设工程,利用单回路双栓塞设备对引水隧洞中气垫调压室进行了现场三维水压致裂法地应力测量以及最高5MPa的高压压水试验,并根据实测数据以及水电站工区的工程地质以及构造地质条件进行了区域地应力场模拟研究,得出认识如下:（1）测量了气垫调压室所处地质条件下地应力状态,测试结果表明:测点硐室围岩的最大主应力约为15.3MPa,方向约为NE56°,倾角约66°,近垂直;最小主应力值为6.3MPa,方向约为SW75°,倾角约33°近水平,属正断层应力环境;（2）对气垫调压室内部节理发育部位进行了高压压水试验,证实了气垫调压室的开挖产生厚度为5-8m的应力卸荷圈。试验过程中,最大透水率为1.27Lu,最小透水率为0;在最高5MPa的压力下,透水率最大为0.98Lu,最小为0.39Lu。显示气垫调压室范围内密封性较好;（3）根据水电站工区内的工程地质条件以及区域地质构造,应用ANSYS有限元软件进行了三维地应力场模拟,建立了三维地质模型,计算了测点的最大主应力的大小和方向。结果显示接近于实测数据;（4）气垫调压室内设计最大压力为4.0MPa,实测最小主应力为6.3MPa,根据最小主应力准则,硐室内部最小主应力大于设计最大压力,运行稳定,故不需要进行衬砌,并以此为依据为日后的水电站施工建设提供一定的参考依据,填补了工区地应力测量的空白。
秦向辉,陈群策,赵星光,张重远,孙东生,孟文,丰成君,王斌,杨跃辉[8]（2020）在《水压致裂地应力测量中系统柔度影响试验研究》文中认为为了系统研究水压致裂测量中测试系统柔度的影响作用,利用新型水压致裂测试系统开展了现场试验。试验通过监测水压致裂测试过程中井口、压裂段和封隔器压力变化特征,分析了测试系统柔度对压裂参数和主应力的影响。结果表明,测试系统柔度影响会造成井口的压裂参数Ps,Pr,Pb和SH值总体上大于压裂段对应结果。井口和压裂段的Ps,Pr,Pb,SH之间的绝对差值分布范围分别为0～0.375,0～0.75,0.125～0.875和-0.25～0.875 MPa,相对差值分布范围分别为0～5%,0～6%,0～4%和0～5%。Pb绝对差值除受测试系统柔度影响控制外,还受地层力学性质和地应力水平影响,而测试系统柔度影响Pr绝对差值机制复杂,需要进一步补充流量数据分析。同时,利用新型水压致裂测试系统,提出了准确获取关闭压力的新方法——关闭试验法。试验数据表明,关闭试验法能有效消除测试系统柔度和管路摩阻对Ps的影响,提高关闭压力结果准确性。使用压裂段压力数据、关闭试验方法能有效降低测试系统柔度和管路摩阻等对压裂参数和主应力结果的影响,而在仅使用井口压力数据时,建议对Ps,Pr,Pb和SH按照最大5%,6%,4%和5%的比例折减修正。
王成虎,高桂云,王洪,王璞[9]（2020）在《利用室内和现场水压致裂试验联合确定地应力与岩石抗拉强度》文中研究指明钻杆式水压致裂原地应力测试系统的柔性会影响最大水平主应力的计算精度。利用空心岩柱液压致裂试验获得的岩石抗拉强度来取代重张压力计算最大水平主应力是降低钻杆式测试系统柔性的负面影响的重要途径。在福建某隧道深度为65 m的钻孔内开展了8段的高质量水压致裂原地应力测试,随后利用钻孔所揭露的完整岩芯开展了17个岩样的空心岩柱液压致裂试验。利用空心岩柱液压致裂所得的抗拉强度平均值为8. 40 MPa,与经典水压致裂法确定的岩体抗拉强度8. 22 MPa接近。对于20 m的范围内8个测段的原地应力量值,最小水平主应力平均值为8. 41 MPa,基于重张压力Pr的最大水平主应力平均值为16. 70 MPa;基于空心岩柱抗拉强度的最大水平主应力量值平均值为16. 88 MPa,两种方法获得的最大水平主应力平均值基本一致。最大最小水平主应力与垂直主应力之间的关系表现为σH>σV>σh,这种应力状态有利于区域走滑断层活动。通过对比分析可知,对于钻杆式水压致裂原地应力测试系统,当测试深度小且测试系统柔性小时,基于重张压力和基于空心岩柱抗拉强度得到的最大水平主应力量值差别不大,这说明基于空心岩柱的岩石抗拉强度完全可以用于水压致裂最大水平主应力的计算,同时基于微小系统柔性的水压致裂测试系统获得的现场岩体强度也是可靠的。
雷治红[10]（2020）在《青海共和盆地干热岩储层特征及压裂试验模型研究》文中提出干热岩作为一种清洁的可再生资源在地壳中储量极大,有效的开发利用能够帮助改善我国未来的能源结构和降低温室气体等的排放。国外关于干热岩的发展已经有近50年的历史,而我国目前则还停留在资源勘查和靶区选定阶段。开采干热岩最有效的手段是增强型地热系统（EGS）,涉及的关键技术难题主要是储层改造和地热开采。作为一种典型的非常规储层,干热岩的储层改造是高压流体在渗透性极低的高温压结晶岩体中剪切滑移天然裂隙或创造新裂缝的温度-力学-流体（THM）多场耦合的复杂过程,需准确预判人造缝网的延伸形态和渗流特征,因此,对岩石力学的要求极高。储层改造的效果决定了地热开采过程中的最佳流体循环速率(qin)、储层流体阻力（IR）和井间距（L）等关键参数,从而影响EGS的产能。因此,在开展EGS工程场地建设前,针对特定场地条件开展相关的室内试验和数值模拟研究意义十分重大。本文以中国西北共和盆地的干热岩开发为背景,围绕EGS中的两个关键技术问题开展了干热岩储层的物理力学特征分析、储层水力压裂物理模拟试验、储层压裂和地热开采的模型研究四个方面工作。其中,关于岩石的试验研究以实际储层条件为基础,并将获得相关参数输入到离散缝网模拟器（DFN）中来模拟研究干热岩储层水力压裂形成复杂缝网的特征,最后将压裂形成的缝网在多场耦合软件TOUGH2中通过“多重相互作用连续体”（MINC）方法实现,以分析压裂缝网的地热产能。首先,通过野外地质专项调查,从地热地质角度对共和盆地的地温特征、天然裂隙和地应力状态进行分析,确定干热岩开采的储层特征。其中,场地地温特征是依据地热地质资料、钻井资料以及测温资料等确定,综合表明在GR1井的25003705m深度段的地温梯度高达7.14℃/100m,地层温度在150236℃之间;储层段的天然裂隙发育程度依据钻井岩芯识别,表明在选定的储层段天然裂隙发育程度可能较高;而储层地应力状态的判断是从构造解析、节理裂隙统计、震源机制和地表工程测量等方面出发,综合表明场最大水平应力与盆地受挤压方向接近,为NNENE向。其次,对采自共和地区的印支期花岗岩开展大量的物理力学试验研究。通过扫面电镜、X-光衍射、薄片鉴定、热物性测试和孔渗测试等方法,确定了场地花岗岩的微观特征、矿物组分、热物性参数和孔渗性等重要基本物理特征。紧接着,对花岗岩试样开展室温（约20℃）至170℃高温范围内的巴西劈裂试验,试验结果表明花岗岩的抗拉强度随温度升高明显降低,并通过数值拟合得出了抗拉强度与温度演化的关系式。此外,开展了不同温（室温至160℃）压（0至40MPa）下花岗岩的三轴压缩试验研究,研究结果表明:花岗岩随着温度升高塑性增强而脆性减弱,随着围压升高脆性增强而塑性减弱,且在高温压下呈现明显的剪切破坏破坏机理。并基于三轴压缩试验结果拟合得到了花岗岩力学参数（峰值强度、弹性模量和泊松比）随地层深度（温压）增加的演化关系式,为储层压裂和地热开采模型的建立提供了基础。此外,对采自共和地区的9块大尺寸（300×300×300mm）天然花岗岩试样进行了真三轴下的清水压裂试验,以研究温度、注入速率和岩石自身的物理力学特征对压裂效果的影响,并分析了压裂形成的自支撑裂缝的表观几何和渗流特征。试验结果表明:（1）岩石自身的力学强度越高,破裂压力越大;孔渗性越高,能够将岩石压裂的最小注入速率越大。（2）注入速率越高,获得的裂缝开度越大,也越容易形成具有多条裂缝的压裂效果。（3）高温压裂时,岩石的加热过程会产生大量的微破裂,从而容易导致压裂形成具有多条裂缝的复杂水力裂缝网络,且获得裂缝开度和渗透系数均较大。上述试验结果表明通过清水压裂来增强干热花岗岩体的渗透性是可行的。最后,基于前述的试验研究结果,以共和盆地的GR1干热岩井为背景开展压裂模型研究。对天然裂隙发育程度、地应力状态、岩石物理力学特性以及压裂施工参数等因素开展压裂敏感性分析,分析结果显示:对水力裂缝面积影响较大的三个因素依次为压裂液用量天然裂隙间距压裂液注入速率,对裂缝开度影响较大的三个因素依次为天然裂隙间距抗拉强度弹性模量。其中,储层自身特征中的天然裂隙间距是决定储层压裂结果最为关键的因素。为此,依据天然裂隙发育的程度将干热岩储层划分为天然裂隙发育、较发育、不发育和无天然裂隙发育的四种储层模型。并针对四种储层模型开展压裂模拟研究,对形成的缝网特征进行分析以确定天然裂隙发育程度不同的储层所适用的压裂工艺,结果表明:天然裂隙发育程度高的储层适合采用清水剪切压裂处理,可以获得平均开度在2.04.3 mm之间,渗透率在10-1210-13m2之间的裂缝网络;而天然裂隙发育程度较低的储层建议采用凝胶支撑剂型压裂工艺处理,可以获得平均渗透率高于10-11m2的支撑型裂缝。最后,采用多场耦合软件TOUGH2对各压裂模型的最佳缝网开展地热开采模拟研究,结果显示:天然裂隙发育程度越高的储层,其EGS体系的地热开采效率越高。整体上,预计以GR1井为基础上建设一个运行周期为20年,稳定装机容量为0.84MWe3.94MWe的发电示范工程是可行的。
二、花岗岩抗拉强度试验和在水压致裂应力测量中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、花岗岩抗拉强度试验和在水压致裂应力测量中的应用（论文提纲范文）
（1）清水/饱和盐水致裂钙芒硝试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 钙芒硝溶解特性的研究现状 |
| 1.2.2 水力压裂的研究现状 |
| 1.2.3 岩石裂隙几何特性的研究现状 |
| 1.3 论文的研究意义 |
| 1.4 论文的研究内容 |
| 1.5 论文的研究方法与技术路线 |
| 第2章 钙芒硝力学特性试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.1.1 试验室试件样品及其制备 |
| 2.2 抗压力学试验研究 |
| 2.2.1 岩石的弹塑性特征 |
| 2.2.2 岩石的横向变形及密度测试 |
| 2.2.3 岩样试验结果 |
| 2.3 抗拉力学试验研究 |
| 2.3.1 直接拉伸试验 |
| 2.3.2 间接拉伸试验 |
| 2.3.3 岩样试验结果 |
| 2.4 抗剪力学试验研究 |
| 2.4.1 岩石抗剪断强度试验 |
| 2.4.2 岩样试验结果 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 钙芒硝水力压裂裂纹扩展-溶解机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 钙芒硝水压致裂裂纹扩展-溶解机理 |
| 3.2.1 裂缝的形成条件 |
| 3.2.2 裂缝的扩展准则 |
| 3.2.3 裂缝中水流的流动方程 |
| 3.2.4 岩体变形方程 |
| 3.2.5 裂缝溶解控制方程 |
| 3.2.6 钙芒硝水压致裂裂纹扩展-溶解耦合数学模型 |
| 3.3 小结 |
| 第4章 钙芒硝水力压裂试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验内容 |
| 4.2.1 试件的制备和仪器的安装 |
| 4.2.2 试验方案的设计 |
| 4.2.3 试验步骤 |
| 4.3 压裂曲线的分析 |
| 4.3.1 钙芒硝清水压裂曲线 |
| 4.3.2 钙芒硝饱和盐水压裂曲线 |
| 4.4 裂纹形态的分析 |
| 4.5 起裂压力的分析 |
| 4.5.1 起裂压力试验值与理论值的对比 |
| 4.5.2 压裂介质对起裂压力的影响 |
| 4.5.3 地应力对起裂压力的影响 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 钙芒硝水力压裂裂隙几何特性试验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 岩体裂隙几何特性的数学表征 |
| 5.2.1 裂隙几何特性分类 |
| 5.2.2 裂隙表面粗糙特性表征 |
| 5.2.3 裂隙内部几何特征表征 |
| 5.3 不同条件下钙芒硝水力压裂裂纹几何特性分析 |
| 5.3.1 裂纹表面粗糙特性分析 |
| 5.3.2 裂纹内部几何特征分析 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）隧道突水岩体破裂应力-渗流演化的试验与机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景概述 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 选题依据及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 岩体破裂应力-渗流特征研究现状 |
| 1.2.2 岩体水力耦合下渗流特征研究现状 |
| 1.2.3 隧道突水灾害研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线图 |
| 1.4 主要创新点 |
| 第二章 施工扰动下隔水岩体应力-渗流特性试验研究 |
| 2.1 隔水岩体应力特征分析 |
| 2.2 岩石应力-渗流试验材料及方法 |
| 2.2.1 岩石试样及试验系统 |
| 2.2.2 试验方案 |
| 2.2.3 试验步骤 |
| 2.2.4 渗透率测量方法 |
| 2.3 岩石应力-渗流试验结果 |
| 2.3.1 试验结果概述 |
| 2.3.2 变形特性分析 |
| 2.3.3 强度特性分析 |
| 2.3.4 试样的破坏形态 |
| 2.3.5 岩石渐进破坏过程分析 |
| 2.3.6 基于能量理论的试样破坏过程分析 |
| 2.3.7 岩石损伤变形及渗透性演化特征 |
| 2.4 高渗压下岩石蠕变断裂分析 |
| 2.5 隔水岩体突水危险性分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 水力耦合作用下单裂隙岩体渗流试验研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 试验材料及方法 |
| 3.2.1 岩石试样及加工 |
| 3.2.2 试验系统及试件安装 |
| 3.3 恒围压下剪切滑移试验 |
| 3.3.1 试验步骤 |
| 3.3.2 试验结果 |
| 3.4 变围压下剪切滑移试验 |
| 3.4.1 试验步骤 |
| 3.4.2 试验结果 |
| 3.5 极小位移作用后渗透率演化机理 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 隧道突水岩体应力-渗流演化模型试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型相似材料的研制 |
| 4.2.1 三维流固耦合相似理论 |
| 4.2.2 相似材料配置方案 |
| 4.2.3 相似材料性质试验分析 |
| 4.3 依托项目 |
| 4.3.1 工程概况 |
| 4.3.2 岩石试样制备 |
| 4.3.3 岩石的物理特征 |
| 4.4 模型试验系统研制 |
| 4.4.1 概述 |
| 4.4.2 试验系统介绍 |
| 4.5 试验一：隔水岩体渗流压力分布规律 |
| 4.5.1 试验方案 |
| 4.5.2 试验结果 |
| 4.6 试验二：隧道开挖隔水岩体应力渗流演化规律 |
| 4.6.1 相似材料及配比 |
| 4.6.2 试验方案 |
| 4.6.3 试验结果 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 隧道突水岩体渗透破坏机理研究 |
| 5.1 隔水岩体结构及其破坏类型 |
| 5.2 岩体应力-损伤-渗流理论分析 |
| 5.3 裂隙岩体水力劈裂分析及临界水压 |
| 5.3.1 裂隙岩体中水的作用 |
| 5.3.2 断裂力学基本原理 |
| 5.3.3 单裂纹水压劈裂临界水压分析 |
| 5.3.4 多裂纹水压劈裂临界水压分析 |
| 5.3.5 水压劈裂对裂隙岩体的影响分析 |
| 5.4 隔水岩体施工力学响应及其对防突性能的影响 |
| 5.4.1 数值模型 |
| 5.4.2 边界条件及模拟工况 |
| 5.4.3 工况一模拟结果 |
| 5.4.4 工况二模拟结果 |
| 5.4.5 开挖扰动下隔水岩体应力相关性 |
| 5.4.6 开挖扰动对隔水岩体防突性能的影响 |
| 5.5 隧道隔水岩体渗透破坏分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间参与的科研项目 |
| 纵向课题 |
| 横向课题 |
| 在读期间主要学术成果 |
| 学术论文 |
| 在读期间申请的专利 |
| 软件着作权 |
| 在读期间获得的奖励 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）淮南潘集矿区深部煤系岩石力学性质及其控制因素研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 煤炭深部开采及赋存条件探查研究现状 |
| 1.2.2 深部赋存条件下的岩石力学性质研究现状 |
| 1.2.3 沉积特性和岩体结构对岩石力学性质的影响研究现状 |
| 1.2.4 存在的问题与发展趋势 |
| 1.3 主要研究内容和方法 |
| 1.3.1 论文主要研究内容 |
| 1.3.2 研究方法与技术路线 |
| 1.4 论文研究工作过程与工作量 |
| 2 研究区工程概况与地质特征 |
| 2.1 研究区勘查工程概况 |
| 2.1.1 研究区位置及范围 |
| 2.1.2 潘集矿区深部勘查工程概况 |
| 2.2 研究区地层特征 |
| 2.2.1 区域地层 |
| 2.2.2 研究区含煤地层 |
| 2.3 研究区地质构造特征 |
| 2.3.1 区域构造及演化 |
| 2.3.2 研究区构造特征 |
| 2.4 研究区水文地质特征 |
| 2.4.1 区域水文地质 |
| 2.4.2 研究区水文地质特征 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 潘集矿区深部煤系岩石沉积特性及岩体结构特性分析 |
| 3.1 潘集矿区深部煤系岩石学特征 |
| 3.1.1 煤系岩石显微薄片鉴定 |
| 3.1.2 煤系砂岩岩石学特征 |
| 3.1.3 煤系泥岩岩石学特征 |
| 3.2 潘集矿区深部煤系岩性组成特征 |
| 3.2.1 研究区13-1煤顶底板岩性类型及分布特征 |
| 3.2.2 研究区11-2煤顶底板岩性类型及分布特征 |
| 3.2.3 研究区8煤顶底板岩性类型及分布特征 |
| 3.2.4 研究区4-1煤顶底板岩性类型及分布特征 |
| 3.2.5 研究区1(3)煤顶底板岩性类型及分布特征 |
| 3.3 潘集矿区深部煤系沉积环境分析 |
| 3.3.1 研究区煤系砂体剖面分布特征 |
| 3.3.2 研究区煤系沉积环境分析 |
| 3.4 潘集矿区深部煤系岩体结构特性分析 |
| 3.4.1 主采煤层顶底板岩石质量评价 |
| 3.4.2 主采煤层顶底板岩体完整性评价 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 潘集矿区深部煤系赋存条件探查及其展布规律研究 |
| 4.1 潘集矿区深部地应力测试与分布特征研究 |
| 4.1.1 深部地应力测试工程布置 |
| 4.1.2 深部地应力测试方法与测试结果 |
| 4.1.3 淮南潘集矿区深部地应力分布特征 |
| 4.1.4 深部构造对地应力场的控制作用分析 |
| 4.2 潘集矿区深部地温探查与地温展布特征评价 |
| 4.2.1 深部地温测试与测温数据处理 |
| 4.2.2 研究区地温梯度及分水平地温场展布特征 |
| 4.2.3 深部主采煤层地温场特征 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 潘集矿区深部煤系岩石物理力学性质试验研究 |
| 5.1 深部煤系岩石采样与制样 |
| 5.1.1 研究区采样钻孔工程布置 |
| 5.1.2 煤系岩石样品采集与制备 |
| 5.2 深部煤系岩石物理性质测试与评价 |
| 5.3 常规条件下深部煤系岩石力学性质试验研究 |
| 5.3.1 常规条件岩石力学试验与结果分析 |
| 5.3.2 煤系岩石力学性质参数相关性分析 |
| 5.3.3 不同层位岩石力学性质变化特征 |
| 5.3.4 本节小结 |
| 5.4 围压条件下煤系岩石力学性质试验研究 |
| 5.4.1 室内三轴试验装置与试验过程 |
| 5.4.2 深部煤系岩石三轴试验结果与分析 |
| 5.4.3 深部地应力场下煤系岩石力学性质变化规律与预测模型 |
| 5.4.4 本节小结 |
| 5.5 温度条件下煤系岩石力学性质试验研究 |
| 5.5.1 温度条件下试验装置与试验方案 |
| 5.5.2 深部温度条件下煤系岩石力学参数变化特征 |
| 5.5.3 温度条件对深部煤系岩石力学性质的影响规律分析 |
| 5.5.4 本节小结 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 深部煤系岩石力学性质差异性及其控制因素研究 |
| 6.1 深部煤系岩石力学性质差异性分布 |
| 6.1.1 煤系岩石力学性质试验参数分布的差异性 |
| 6.1.2 主采煤层顶底板岩石力学性质垂向分布的差异性 |
| 6.1.3 主采煤层顶底板岩石力学性质平面分布的差异性 |
| 6.2 深部煤系岩石沉积特性对力学性质的控制作用 |
| 6.2.1 煤系岩石力学性质的岩性效应 |
| 6.2.2 煤系岩石矿物成分对力学性质的控制作用 |
| 6.2.3 煤系岩石微观结构对力学性质的控制作用 |
| 6.3 深部岩体结构性特征对力学性质的影响 |
| 6.3.1 岩体结构性特征对岩石力学性质的影响 |
| 6.3.2 深部构造特征对岩石力学性质的影响 |
| 6.4 深部赋存环境对煤系岩石力学性质的影响 |
| 6.4.1 深部地应力环境对煤系岩石力学性质的影响 |
| 6.4.2 深部地温环境对煤系岩石力学性质的影响分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 主要结论与创新点 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 研究创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及读研期间主要科研成果 |
（4）川南龙马溪组页岩力学特性及水力压裂机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究目标与内容 |
| 1.4 研究方法及技术路线 |
| 2 页岩的物理及微观特性研究 |
| 2.1 页岩取样 |
| 2.2 试验测试系统 |
| 2.3 页岩物理及微观特性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 页岩的强度、变形及破坏特性试验研究 |
| 3.1 页岩常规三轴压缩试验研究 |
| 3.2 页岩巴西劈裂试验研究 |
| 3.3 页岩三轴循环加卸载试验研究 |
| 3.4 页岩三轴卸围压试验研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于室内试验的页岩脆性评价方法研究 |
| 4.1 页岩脆性评价的方法 |
| 4.2 基于不同评价方法的页岩脆性特征分析 |
| 4.3 页岩脆性特征与破坏模式的关系讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 完整和含裂隙页岩渗透特性试验研究 |
| 5.1 试验原理和程序 |
| 5.2 完整页岩渗透特性分析 |
| 5.3 裂隙页岩渗透特性分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 页岩的强度、变形及破坏机理离散元模拟研究 |
| 6.1 PFC2D程序简介 |
| 6.2 页岩数值模型的建立及细观参数标定 |
| 6.3 页岩常规三轴压缩模拟结果分析 |
| 6.4 页岩循环加卸载模拟结果分析 |
| 6.5 页岩卸围压模拟结果分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 页岩水力裂缝扩展机理及应用研究 |
| 7.1 PFC2D中流-固耦合的实现 |
| 7.2 页岩水力压裂裂缝扩展机理研究 |
| 7.3 页岩储层水平井分段压裂应用研究 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（5）纱岭金矿深部地层岩体力学性能与深竖井围岩稳定性分析及控制（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述与研究内容 |
| 2.1 “深部”的科学界定 |
| 2.2 竖井开挖围岩稳定性分析及控制技术 |
| 2.3 岩爆机理及控制措施研究 |
| 2.3.1 岩爆机理研究现状 |
| 2.3.2 岩石冲击倾向性研究 |
| 2.3.3 岩爆防治措施研究 |
| 2.4 岩体能量理论研究 |
| 2.4.1 岩体储能特征研究 |
| 2.4.2 岩体能量耗散特征研究 |
| 2.4.3 深部岩体能量释放特征 |
| 2.5 声发射在围岩稳定性评价中的应用 |
| 2.5.1 声发射不可逆特征研究 |
| 2.5.2 声发射b值研究 |
| 2.5.3 岩石破裂前兆频谱特征分析 |
| 2.6 主要研究内容和技术路线 |
| 3 纱岭金矿主井地层完整性评价及地应力分布特征 |
| 3.1 纱岭金矿主井穿越地层完整性评价 |
| 3.2 地应力测量结果分析 |
| 3.2.1 地应力测量目的及意义 |
| 3.2.2 水压致裂地应力测量系统及测试过程 |
| 3.2.3 地应力测量结果分析 |
| 3.2.4 最大水平主应力方向分布特征 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 纱岭金矿深部地层岩石力学性能与冲击危险性分析 |
| 4.1 岩样采集与制备 |
| 4.2 深部地层岩石细观结构特征 |
| 4.2.1 岩石矿物成分及结构形貌 |
| 4.2.2 深部地层岩石孔隙结构特征 |
| 4.3 单轴压缩作用下深部地层岩石力学性能试验研究 |
| 4.3.1 试验方案及力学特征 |
| 4.3.2 单轴压缩作用下声发射能量特征 |
| 4.3.3 深部岩石单轴压缩作用下裂纹扩展特征 |
| 4.3.4 深部地层岩石脆性强度特征 |
| 4.4 深部地层岩石三轴压缩作用下力学性能试验研究 |
| 4.4.1 试验方案及力学特征分析 |
| 4.4.2 三轴压缩作用下声发射时、频参数变异性 |
| 4.4.3 AE时间序列分形特征 |
| 4.5 深部地层岩石抗拉强度及加载速率效应试验研究 |
| 4.5.1 试样制备及试验方法 |
| 4.5.2 深部岩石抗拉强度加载速率效应 |
| 4.6 深部地层岩石动态冲击作用下力学特征 |
| 4.6.1 试验设备简介 |
| 4.6.2 动态力学特征 |
| 4.6.3 动态冲击下岩样破坏形态 |
| 4.7 循环加卸载作用下深部地层岩石力学性能及AE特征研究 |
| 4.7.1 循环加卸载试验方案 |
| 4.7.2 循环加载对岩体力学性能影响研究 |
| 4.7.3 不同围压下岩样扩容特征 |
| 4.7.4 深部地层岩石失稳破坏过程与AE信号相关性研究 |
| 4.8 不同深度地层岩石冲击危险性 |
| 4.8.1 冲击倾向性综合评价 |
| 4.8.2 不同埋深岩石冲击危险性 |
| 4.9 本章小结 |
| 5 深部地层岩石能量演化机制及失稳判据研究 |
| 5.1 单轴压缩作用下岩石储能能力随深度变化规律 |
| 5.2 三轴压缩作用下深部地层岩石储能特征 |
| 5.3 深部地层岩石能量演化机制 |
| 5.3.1 能量计算方法 |
| 5.3.2 能量演化及分配规律 |
| 5.3.3 不同应力水平作用下岩石冲击危险性 |
| 5.3.4 工程扰动能量响应特征 |
| 5.3.5 基于耗散能岩石损伤及失稳判据 |
| 5.4 深部地层岩石失稳破坏能量演化与AE信号相关性 |
| 5.4.1 岩石不可逆特征研究 |
| 5.4.2 声发射b值演化特征 |
| 5.4.3 循环加卸载累计振铃计数与应变关系研究 |
| 5.5 冲击载荷下深部花岗岩能量耗散特征 |
| 5.6 开挖扰动岩体能量路径探讨 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 深竖井开挖围岩稳定性分析及控制技术 |
| 6.1 深竖井围岩稳定性评价指标 |
| 6.2 纱岭金矿主井深部地层开挖围岩稳定性 |
| 6.2.1 Hoek-Brown准则确定岩体参数 |
| 6.2.2 主井开挖位移场随深度变化特征 |
| 6.2.3 主井开挖应力场和塑性区随深度变化规律 |
| 6.3 不均匀地层对深部井筒稳定性影响 |
| 6.4 基于破坏接近度的围岩稳定性分析 |
| 6.5 不同深度地层能量场分布特征 |
| 6.6 主井深部地层危险区域综合分析及预测 |
| 6.7 主井深部地层围岩稳定性控制措施 |
| 6.8 本章小结 |
| 7 结论及创新点 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）大采深矿井断层防水煤柱及底板抗水性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 问题的提出 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 煤岩抗拉强度试验方法研究现状 |
| 1.2.2 断层防水煤柱留设研究现状 |
| 1.2.3 煤层底板抗水性能研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 研究方法和技术路线 |
| 1.5 关键科学技术问题 |
| 1.6 创新点 |
| 第2章 研究区地质及水文地质条件 |
| 2.1 矿区地质条件 |
| 2.1.1 地层 |
| 2.1.2 地质构造 |
| 2.1.3 岩浆岩 |
| 2.2 矿区水文地质条件 |
| 2.2.1 地下水补给、径流、排泄条件 |
| 2.2.2 地下水动态特征 |
| 2.2.3 主要含水层 |
| 第3章 煤层底板突水机理 |
| 3.1 断层突水机理 |
| 3.2 底板裂隙突水机理 |
| 3.3 煤层底板突水影响因素 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 煤岩体抗拉强度原位测试 |
| 4.1 岩体抗拉强度原位测试原理 |
| 4.2 测试场地选取及概况 |
| 4.2.1 羊东矿 |
| 4.2.2 梧桐庄矿 |
| 4.2.3 新屯矿 |
| 4.3 试验仪器及安装 |
| 4.3.1 试验仪器 |
| 4.3.2 仪器安装 |
| 4.4 现场测试 |
| 4.4.1 钻孔施工要求 |
| 4.4.2 测试过程 |
| 4.5 测试结果及分析 |
| 4.5.1 测试结果 |
| 4.5.2 测试结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 大采深矿井断层防水煤柱留设技术研究 |
| 5.1 岩石破坏准则 |
| 5.2 断层防水煤柱留设模型构建 |
| 5.2.1 模型构建 |
| 5.2.2 模型识别 |
| 5.2.3 断层防水煤柱模型构建 |
| 5.2.4 仿真过程 |
| 5.3 大采深矿井断层防水煤柱计算机仿真 |
| 5.3.1大采深2#煤层断层防水煤柱计算机仿真 |
| 5.3.2大采深4#煤层断层防水煤柱计算机仿真 |
| 5.3.3 仿真结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 大采深矿井断层防水煤柱留设科学性分析 |
| 6.1 大采深煤层断层带内承压水水压衰减特征 |
| 6.1.1强渗透性深部2#煤层断层带内承压水水压衰减特征 |
| 6.1.2强渗透性深部4#煤层断层带内承压水水压衰减特征 |
| 6.2 大采深断层防水煤柱留设有效水压法 |
| 6.3 大采深矿井断层防水煤柱留设宽度结果及分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 大采深矿井煤层底板抗水性能研究 |
| 7.1 完整块段煤层底板抗水性能分析 |
| 7.2 不完整块段煤层底板抗水性能分析 |
| 7.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）磨子水电站三维地应力测量及应力场模拟分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.1.1 水压致裂地应力测量 |
| 1.1.2 高压压水试验 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 水压致裂地应力测量 |
| 1.2.2 高压压水试验 |
| 1.3 研究内容 |
| 2 工程区地质概况 |
| 2.1 引水隧洞工程地质条件 |
| 2.1.1 基本地质条件 |
| 2.1.2 地质构造 |
| 2.2 气垫调压室工程地质概述 |
| 2.2.1 气垫式调压室岩体质量与成洞条件 |
| 2.2.2 气垫式调压室埋深与抗抬稳定 |
| 2.2.3 岩体透水性与抗渗稳定 |
| 2.3 引水系统工程地质条件比较及选择 |
| 2.4 结论与建议 |
| 3 水压致裂原地应力测量理论方法 |
| 3.1 基本原理 |
| 3.2 水压致裂三维地应力测量基本理论 |
| 3.3 测试及数据分析方法 |
| 3.3.1 水压致裂应力测试方法 |
| 3.3.2 印模定向试验方法 |
| 3.3.3 数据分析方法 |
| 4 高压压水试验理论方法 |
| 4.1 主要设备 |
| 4.2 方法步骤 |
| 4.3 P-Q曲线类型的判定 |
| 5 数据结果处理 |
| 5.1 三维地应力测试 |
| 5.1.1 ZK1 钻孔地应力测试结果 |
| 5.1.2 ZK2 钻孔地应力测试结果 |
| 5.1.3 ZK3 钻孔地应力测试结果 |
| 5.2 磨子水电站三维地应力计算分析结果 |
| 5.3 高压压水试验 |
| 6 地应力场模拟 |
| 6.1 有限元法基本介绍及流程 |
| 6.1.1 有限元分析特点 |
| 6.1.2 有限元分析流程 |
| 6.2 地应力场模拟 |
| 6.2.1 构造地质模型的建立 |
| 6.2.2 模型介质参数的选取 |
| 6.2.3 模型建立及边界条件 |
| 6.3 磨子水电站构造应力场模拟结果 |
| 6.4 小结 |
| 7 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（9）利用室内和现场水压致裂试验联合确定地应力与岩石抗拉强度（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 现场和室内水压致裂测试原理介绍 |
| 1.1 现场水压致裂原地应力测试原理简介 |
| 1.2 室内空心圆柱液压致裂测试简介 |
| 2 现场和室内水压致裂测试工作介绍 |
| 2.1 现场水压致裂原地应力测试工作简介 |
| 2.2 空心岩柱液压致裂测试简介 |
| 3 两种不同最大水平主应力计算方法的对比分析 |
| 4 讨论 |
| 5 结论 |
（10）青海共和盆地干热岩储层特征及压裂试验模型研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与选题依据 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 选题依据 |
| 1.2 储层岩石物理力学特征的研究现状 |
| 1.3 国内外干热岩储层压裂研究的现状 |
| 1.3.1 干热岩场地级压裂研究的现状 |
| 1.3.2 干热岩储层压裂改造机理研究的现状 |
| 1.3.3 储层岩石水力压裂试验研究的现状 |
| 1.3.4 干热岩储层压裂数值模拟研究的现状 |
| 1.3.5 干热岩开采数值模拟研究的现状 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.5 本文的创新点 |
| 第二章 共和地区地热地质概况及干热岩开采的适宜性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 共和地区地质构造背景 |
| 2.2.1 自然地理位置 |
| 2.2.2 区域地质构造概况 |
| 2.2.3 区域内地层概况 |
| 2.2.4 共和地区地热成因 |
| 2.3 共和盆地地热资源概况 |
| 2.3.1 共和盆地地热资源分布 |
| 2.3.2 恰卜恰干热岩概况 |
| 2.4 共和盆地干热岩储层特征 |
| 2.4.1 温度特征 |
| 2.4.2 天然裂隙发育特征 |
| 2.4.3 地应力分布特征 |
| 2.5 共和盆地干热岩开采的适宜性分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 共和盆地干热岩储层物理力学特征试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 样品来源 |
| 3.3 岩石成分及基本物理特性 |
| 3.3.1 矿物成分 |
| 3.3.2 微观特征分析 |
| 3.3.3 密度测定 |
| 3.3.4 弹性波速测试 |
| 3.3.5 孔隙度和渗透率测试 |
| 3.3.6 花岗岩热物性测试 |
| 3.4 不同温度下花岗岩抗拉强度演化规律 |
| 3.5 三轴条件下花岗岩形变和力学参数特征 |
| 3.5.1 试验仪器 |
| 3.5.2 试验设计及测试结果 |
| 3.5.3 试验结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 共和盆地地热储层花岗岩水力压裂试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 压裂试验设备 |
| 4.3 试样制备 |
| 4.4 清水压裂试验 |
| 4.5 试验结果 |
| 4.5.1 室温压裂测试结果 |
| 4.5.2 高温压裂测试结果 |
| 4.6 试验结果分析 |
| 4.6.1 压裂曲线分析 |
| 4.6.2 岩石物理力学特性对水力压裂的影响 |
| 4.6.3 注入速率对水力压裂的影响 |
| 4.6.4 温度对水力压裂的影响 |
| 4.7 水力裂缝特征分析 |
| 4.7.1 表观特征 |
| 4.7.2 渗流特征 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 青海共和盆地干热岩储层水力压裂模型研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 DFN理论模型 |
| 5.2.1 模拟器 |
| 5.2.2 理论模型 |
| 5.3 压裂模型参数 |
| 5.4 水力压裂的敏感性参数研究 |
| 5.4.1 储层岩石物理力学特征对裂缝形成的影响 |
| 5.4.2 地应力对裂缝形成的影响 |
| 5.4.3 天然裂隙对裂缝形成的影响 |
| 5.4.4 水力压裂处理参数分析 |
| 5.4.5 压裂敏感性参数讨论 |
| 5.5 共和盆地干热岩储层压裂模型研究 |
| 5.5.1 压裂材料选择 |
| 5.5.2 密实干热岩储层水力压裂研究 |
| 5.5.3 裂隙型干热岩储层水力压裂研究 |
| 5.5.4 储层压裂模拟结果讨论 |
| 5.6 地热开采数值模拟 |
| 5.6.1 模拟器 |
| 5.6.2 共和盆地EGS设计 |
| 5.6.3 开采限制条件及模型参数 |
| 5.6.4 缝网模型热产出分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议及展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
四、花岗岩抗拉强度试验和在水压致裂应力测量中的应用（论文参考文献）
- [1]清水/饱和盐水致裂钙芒硝试验研究[D]. 邵震. 太原理工大学, 2021(01)
- [2]隧道突水岩体破裂应力-渗流演化的试验与机理研究[D]. 李志强. 山东大学, 2021
- [3]淮南潘集矿区深部煤系岩石力学性质及其控制因素研究[D]. 沈书豪. 安徽理工大学, 2020(07)
- [4]川南龙马溪组页岩力学特性及水力压裂机理研究[D]. 殷鹏飞. 中国矿业大学, 2020
- [5]纱岭金矿深部地层岩体力学性能与深竖井围岩稳定性分析及控制[D]. 裴峰. 北京科技大学, 2020
- [6]大采深矿井断层防水煤柱及底板抗水性能研究[D]. 贾亚琳. 河北工程大学, 2020(07)
- [7]磨子水电站三维地应力测量及应力场模拟分析[D]. 邵祎迪. 中国地质大学(北京), 2020(12)
- [8]水压致裂地应力测量中系统柔度影响试验研究[J]. 秦向辉,陈群策,赵星光,张重远,孙东生,孟文,丰成君,王斌,杨跃辉. 岩石力学与工程学报, 2020(06)
- [9]利用室内和现场水压致裂试验联合确定地应力与岩石抗拉强度[J]. 王成虎,高桂云,王洪,王璞. 地质力学学报, 2020(02)
- [10]青海共和盆地干热岩储层特征及压裂试验模型研究[D]. 雷治红. 吉林大学, 2020(08)