真三轴加卸载条件下砂岩力学特性及渗流规律试验研究

摘要

本文以砂岩为研究对象，利用多功能真三轴流固耦合试验系统，开展了真三轴应力条件下的砂岩力学特性与渗流规律试验研究。进行了不同中间主应力、不同最小主应力、不同加卸载速率和气体压力对砂岩加卸载破坏力学特性与渗流规律影响的试验研究。
　　本研究主要内容包括：①开展了不同中间主应力条件下的砂岩加载力学特性试验。在试验应力区间内，随着最大主应力的升高，最大主应变逐渐增大，中间主应变和最小主应变逐渐减小，最小主应变量大于中间主应变量；砂岩加载破坏时的最大主应变和中间主应变随中间主应力升高而增大，最小主应变随中间主应力升高而减小。砂岩加载破坏峰值强度随中间主应力的增大而升高，与中间主应力的关系可用二次函数表示。②开展了不同中间主应力、不同最小主应力条件下的砂岩加卸载力学特性试验。在试验应力区间内，相同初始应力条件下，砂岩加卸载破坏时的各方向应变量均小于加载破坏时各方向的应变量，砂岩破坏峰值强度随中间主应力及最小主应力的升高而升高。随中间主应力的增大，砂岩加卸载破坏时的最大主应变与中间主应变增大，最小主应变减小；随着最小主应力的增大，砂岩加卸载破坏时的最大主应变与最小主应变增大，中间主应变减小；砂岩加卸载峰值强度与中间主应力的关系可用二次函数表示，砂岩加卸载峰值强度与最小主应力的关系可用线性函数描述。③开展了不同加卸载速率条件下的砂岩力学特性试验。在试验应力区间内，随加载速率的增加，砂岩峰值强度逐渐升高，其关系曲线可用幂函数函数表示；砂岩加卸载破坏时的最大主应变增大、中间主应变及最小主应变减小。随卸载速率的增加，砂岩峰值强度逐渐降低，其关系曲线可用线性函数表示；砂岩加卸载破坏时的最大主应变与最小主应变减小，中间主应变增大。④开展了真三轴应力条件下砂岩加卸载渗流规律试验。在试验应力区间内，砂岩加卸载破坏过程中，渗透率呈现出先下降后上升的变化规律。含气砂岩加卸载破坏时的峰值强度随中间主应力、最小主应力及加载速率的增加而增大。因气体压力的存在，含气砂岩加卸载破坏时的峰值强度降低；随中间主应力、最小主应力及最大主应力加载速率的增大，气体压力对砂岩加卸载破坏峰值强度的影响逐渐减小。⑤改进了八面体剪应力强度准则（τoct=a+bσm,2+cμσ），改进后的八面体剪应力强度准则对本文试验数据有较好的适用性。

目录

1 绪 论

1.1课题的选择及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要研究内容和技术路线

2 中间主应力影响下的砂岩加载破坏力学特性试验研究

2.1 概述

2.2 试验装置及试件

2.3 中间主应力对砂岩加载破坏力学特性的影响

2.4本章小结

3 中间主应力、最小主应力影响下的砂岩加卸载破坏力学特性试验研究

3.1 概述

3.2中间主应力对砂岩加卸荷破坏力学特性的影响

3.3 最小主应力对砂岩加卸荷破坏力学特性的影响

3.4 本章小结

4 加卸载速率影响下的砂岩破坏力学特性试验研究

4.1 概述

4.2 试验方案

4.3不同加载速率条件下砂岩加卸载破坏试验

4.4不同卸载速率条件下砂岩加卸载破坏

4.5 本章小结

5 真三轴加卸载条件下砂岩渗流规律试验研究

5.1 概述

5.2 实验方案

5.3 真三轴应力条件含气砂岩加载破坏试验

5.4.真三轴应力条件下含气砂岩加卸载破坏试验

5.4本章小结

6 结论与展望

6.1 本文的研究成果及结论

6.2 主要创新点

6.3 展望

致谢

参考文献

附录

A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文

B 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目

C 作者在攻读硕士学位期间获得的奖励