頁(yè)巖破壞過(guò)程的聲發(fā)射特性實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬研究.pdf

1、頁(yè)巖氣為非常規(guī)油氣資源，開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣對(duì)于緩解能源危機(jī)意義深遠(yuǎn)。頁(yè)巖的力學(xué)特性及破壞規(guī)律是影響頁(yè)巖氣開(kāi)采全局的關(guān)鍵因素。通過(guò)監(jiān)測(cè)頁(yè)巖破壞過(guò)程的聲發(fā)射特性，可以推斷頁(yè)巖裂紋的發(fā)展過(guò)程。
　　本文通過(guò)UTM5000微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)和PCI-2聲發(fā)射系統(tǒng)對(duì)江西省贛北地區(qū)的頁(yè)巖進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)，獲得了不同地域和不同層理方向的頁(yè)巖力學(xué)特性和聲發(fā)射特性，并利用單參數(shù)和參數(shù)關(guān)聯(lián)分析法對(duì)不同地域和不同層理方向的頁(yè)巖在單軸壓縮下的力學(xué)特性和聲發(fā)射

2、特性之間差異進(jìn)行了分析；研究了頁(yè)巖在漸進(jìn)加卸載試驗(yàn)下的聲發(fā)射特性；采用真實(shí)破壞過(guò)程模擬軟件 RFPA2D對(duì)頁(yè)巖單軸壓縮破壞過(guò)程及其聲發(fā)射特性和漸進(jìn)加卸載條件下的頁(yè)巖kaiser效應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。
　　研究結(jié)果表明：不同地域的頁(yè)巖在單軸壓縮下的力學(xué)特性和聲發(fā)射特性具有明顯的差異；頁(yè)巖的抗壓強(qiáng)度越小，破壞過(guò)程聲發(fā)射活動(dòng)越強(qiáng)，聲發(fā)射累計(jì)計(jì)數(shù)越大；頁(yè)巖層理方向?qū)屋S壓縮抗壓強(qiáng)度和聲發(fā)射特性有顯著影響；0o層理方向抗壓強(qiáng)度最高，90o層理

3、方向其次，45o層理方向抗壓強(qiáng)度最低；90o層理方向在整個(gè)變形破壞過(guò)程中AE振鈴累計(jì)計(jì)數(shù)和能量累計(jì)數(shù)最大，AE計(jì)數(shù)率和能率也最大，AE活動(dòng)水平最強(qiáng)，45o層理方向頁(yè)巖的AE振鈴累計(jì)計(jì)數(shù)和能量累計(jì)數(shù)最小，計(jì)數(shù)率和能率也最小，AE活動(dòng)水平最弱；通過(guò)漸進(jìn)加卸載試驗(yàn)得到的應(yīng)力-時(shí)間-聲發(fā)射能率圖驗(yàn)證了頁(yè)巖的凱瑟效應(yīng)存在；通過(guò)RFPA2D軟件數(shù)值模擬動(dòng)態(tài)顯示了頁(yè)巖材料變形破裂的整個(gè)過(guò)程，其聲發(fā)射圖形象地表征了試樣裂紋的位置和擴(kuò)展過(guò)程；采用漸進(jìn)加卸