岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (3): 695-705.doi: 10.16285/j.rsm.2024.0595
苏永华,杨忠武,岳梢,李明
SU Yong-hua, YANG Zhong-wu, YUE Shao, LI Ming
摘要: 静力膨胀裂岩技术中,尖角钻孔因应力集中效应显著,可大幅提升断裂效果。研究尖角较多的四边形孔静力裂岩的定向致裂机制并提出评判标准定量分析裂岩效果具有显著意义。为此,通过改变致裂岩石面积、钻孔数量与形状设计软岩相似试样开展静力膨胀试验,并利用粒子图像测试技术(particle image velocimetry,简称PIV)技术监测试样断裂过程及应变花记录并分析动态断裂力学行为;其次,引入平均能量利用率、断裂时效比、应力比及断裂面积比系数来量化试样断裂效果,提出断裂系数作为综合评判标准。结果表明:各试样均沿着四边形尖角角平分线发育两条主裂纹,随裂纹发展,应力峰值及总能量递减,断裂时间滞后。单孔作用下致裂岩石,梯形孔应力集中效应较菱形孔高13.75%,断裂效果更好;双孔相互作用下致裂岩石,菱形孔应力集中效应比梯形孔高16.67%,且应力衰减较缓。其中,方形−菱形孔的平均能量利用率最高,为62.66%;菱形−梯形孔组合断裂效果提升不大,断裂系数仅比单梯形孔高6.67%;方形−梯形孔组合断裂效果最好,断裂系数为1.15。
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