岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (10): 2655-2664.doi: 10.16285/j.rsm.2021.2042

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

类砂质泥岩常规三轴浆压致裂起裂压力试验研究

程桦1, 2, 3，刘向阳1, 3，曹如康1，王雪松1   

  1. 1. 安徽理工大学 土木建筑学院，安徽 淮南 232001；2. 安徽大学 资源与环境工程学院，安徽 合肥 230601； 3. 安徽建筑大学 建筑结构与地下工程安徽省重点实验室，安徽 合肥 230601）
  • 收稿日期:2021-12-06 修回日期:2022-06-16 出版日期:2022-10-19 发布日期:2022-10-17
  • 通讯作者: 刘向阳，男，1991年生，博士，主要从事地下工程注浆堵水及加固方面的研究工作。E-mail: lxymm9632@163.com E-mail:hcheng@aust.edu.cn
  • 作者简介:程桦，男，1956年生，博士，教授，主要从事地下工程方面的教学与科研工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No. 51874005，No. 51674006，No. 51878005）

Experimental research on fracture initiation pressure of conventional triaxial slurry fracturing in similar material of sandy mudstone

CHENG Hua1, 2, 3, LIU Xiang-yang1, 3, CAO Ru-kang1, WANG Xue-song1   

  1. 1. School of Civil Engineering and Architecture, Anhui University of Science and Technology, Huainan, Anhui 232001, China; 2. School of Resources and Environmental Engineering, Anhui University, Hefei, Anhui 230601, China; 3. Anhui Province Key Laboratory of Building Structure and Underground Engineering, Anhui Jianzhu University, Hefei, Anhui 230601, China
  • Received:2021-12-06 Revised:2022-06-16 Online:2022-10-19 Published:2022-10-17
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51874005, 51674006, 51878005).

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摘要：

为深入探究两淮矿区典型砂质泥岩劈裂注浆起裂机制，研制了常规三轴劈裂注浆试验装置，开展了类砂质泥岩浆压致裂起裂压力模型试验，基于试验结果分析了岩石强度与应力状态对注浆起裂压力、裂缝扩展形态影响规律，揭示了砂质泥岩劈裂注浆起裂机制。研究表明：起裂压力与岩石抗压强度呈正相关，且岩石抗压强度越高，劈裂路径越复杂；起裂压力对围压的敏感程度远高于轴压，且应力差 Δσ =σ V −σ H 越大，裂缝形态越规整；孔压三轴条件下，封闭裸孔段浆压致裂法确定的岩石抗拉强度值约为单轴抗拉强度的 2.5倍。该研究结果可为今后类似岩层劈裂注浆参数设计与施工提供参考。

关键词: 砂质泥岩, 常规三轴试验, 劈裂注浆, 起裂压力, 模型试验

Abstract:

To further explore the fracture initiation mechanism of fracture grouting in typical sandy mudstone from Huainan and Huaibei mining areas in China, a conventional triaxial fracture grouting test device was developed, and the model test of fracture initiation pressure of slurry fracturing in similar material of sandy mudstone was carried out. Based on the test results, the influences of rock strength and stress state on grouting fracture initiation pressure and fracture propagation pattern were analyzed, and the fracture initiation mechanism of fracture grouting in sandy mudstone was revealed. The results show that there is a positive correlation between the initiation pressure and the compressive strength of rock; the larger the compressive strength of the rock is, the more complex the fracturing path is. The sensitivity of fracture initiation pressure to confining pressure is much greater than that of axial pressure; the larger the stress difference Δσ = σ V −σ H is, the more regular the fracture shape is. Under the triaxial condition of pore pressure, the rock tensile strength determined by slurry fracturing method in sealed open hole section is approximately 2.5 times the uniaxial tensile strength. The research results can provide a reference for the design and construction of fracture grouting in similar rock strata in the future.

Key words: sandy mudstone, conventional triaxial test, fracture grouting, fracture initiation pressure, model test

中图分类号: TU 91
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