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基于液岩作用下地壳中岩石损伤的影响因素

时间:2022-11-25 14:05:05 来源:网友投稿

zoޛ)j香۲۲۲۲۲总结和实验研究,得到液岩作用下岩石损伤的多种影响因素和裂缝扩展规律。

关  键  词:脆性蠕变;长期强度静态疲劳;应力腐蚀;岩石损伤

中图分类号:TU 452        文献标识码: A        文章编号: 1671-0460(2019)08-1655-05

Abstract: There are many factors affecting rock damage under crustal conditions. Firstly, the short-term sudden dynamic driving affects rock damage, including natural driving and artificial driving factors such as drilling, mining and fracturing. Secondly, the overlying strata and pore fluid both exert a subtle influence on the rock, which belongs to the long-term static fatigue driving. In this paper, the time dependence of rock brittleness field was studied. Based on the erosion, corrosion and interaction of fluid on rock, the deformation and failure of rock under constant external stress were observed to study the effect of time on rock damage. Starting from the two fields of mechanics and chemistry, summary and experimental study were carried out, and various factors affecting rock damage and the law of crack propagation under the action of liquid rock were obtained.

Key words: Brittle creep; Long-term strength static fatigue; Stress corrosion; Rock damage

1958年,Kachanov在研究蠕变破裂时引入了损伤力学的概念,1963年,Rabotonov又引入损伤变量的名词。在过去的半个世纪里,损伤理论研究也经历了快速发展,损伤理论及其应用也广泛渗透到了岩石力学、材料科学等众多研究领域 。由于诸如岩石、混凝土、陶瓷等脆性材料中分布着大量微裂隙 、微孔洞等初始缺陷 ,因此利用损伤理论来研究岩石 、混凝土、陶瓷等含有初始缺陷的材料已被认为是最有效的研究方法之一[1]。

在上地壳条件下,大多数岩石通过破裂和断层以脆性方式容纳构造地层。人们普遍认為,一旦达到临界应力,就会发生脆性破坏;要么是在完整岩石中产生新裂缝所需的应力,要么是沿着预先存在的界面或剪切断层滑动所需的应力。因此,储层的断裂应力是控制脆性地壳动力学的关键参数。在影响岩石脆性强度的诸多因素中,时间是最不容易研究和理解的。然而,量化时间依赖的岩石变形对于揭示脆性地壳的演化和动力学的复杂性至关重要。例如,裂缝的存在使地壳岩石能够储存和输送流体,即使是裂缝的大小、密度或连接的微小变化也会对流体输送特性产生显着影响。

本文主要对时间与流体作用对岩石损伤作了说明。

1  影响因素分析研究

1.1  力学因素

1.1.1  自然因素

岩石的大规模破裂损伤与地质灾害密切相关。首先,火山爆发(volcanic eruption)是一种奇特的地质现象,是地壳运动的一种表现,也是地球表面热能的最强烈表现之一。它是在短时间内从火山口向地面释放岩浆和其他物质。由于岩浆中含大量挥发成分,以及上覆岩层的围压,使这些挥发成分溶解在岩浆中无法溢出,当岩浆靠近地面时,压力降低,挥发性成分突然释放,从而形成火山喷发。在短时间内,喷发过程释放大量的流体,这些流体对岩石再生岩或破裂产生深远影响。其次,地震(earthquake)是由地壳能量的快速释放引起的振动,这导致地壳中岩石的强烈振动,使其岩石破裂或出现断层,岩体中的部分流体通过裂缝运移对岩石产生影响,造成岩石损伤、崩塌、裂缝等次生产物。

1.1.2  人为因素

钻探、开采和压裂等施工作业过程会造成地壳局部应力效应,使其地壳中岩石的各部分受力不均匀导致岩石发生破裂,地壳中的流体通过裂缝与岩石发生一系列力学或化学作用,造成岩石出现局部脆性产生岩石损伤。

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