三轴应力下致密砂岩裂纹展布规律及表征方法

摘要：

利用三轴试验机和CT扫描设备，开展了多组不同围压作用下的致密砂岩三轴压缩试验及CT扫描试验，得到了不同三轴应力条件下砂岩破坏裂纹的CT图像；利用图像处理技术和统计学原理提取了裂纹展布的几何形态。引入裂纹的宽度、长度、面积和分形维数等几何参数描述了破坏裂纹的空间形貌，分析了不同围压条件下岩石破坏裂纹面积、长度、宽度和分形维数的分布特征，揭示了围压应力对上述裂纹几何特征的影响规律。研究表明：围压应力对破坏裂纹的面积、长度、宽度和分形等几何特征有显著的影响，低围压条件下，裂纹的面积、长度和宽度都较小，随着围压的增加裂纹的面积、长度和宽度也增大，且概率密度分布函数有了明显的差异；破坏裂纹的分形维数随着围压的增大呈指数递减趋势，低围压条件下裂纹的分形维数大，说明裂纹形态复杂，曲线边界粗糙，产生的小裂纹较多，且相互交错分布，形成的裂纹网络结构占据了整个试件二维横截面图。随着围压的增大，破坏裂纹的分形维数减小，说明裂纹形态趋于规则，小裂纹减少，形成了近似直线的光滑主裂纹。

关键词：致密砂岩、破坏裂纹、展布规律、几何形态、CT扫描

分类号：TU452(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家杰出青年科学基金项目51125017；国家自然科学基金项目51374213；教育部博士点基金项目201300231200200；煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放课题SKLCRSM13KF

在线出版日期：2014-06-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：864-872