隨著傳統(tǒng)油氣資源的逐漸枯竭,可以替代傳統(tǒng)資源的非常規(guī)能源（頁(yè)巖氣）開始被大力推廣。在頁(yè)巖氣實(shí)際開采工程中不同沖擊荷載使頁(yè)巖受到?jīng)_擊氣壓作用,同時(shí)我國(guó)頁(yè)巖層埋深較深,巖體處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。研究頁(yè)巖在圍壓狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能具有重要意義。本文對(duì)圍壓狀態(tài)下頁(yè)巖的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行研究,主要研究?jī)?nèi)容為:（1）本文以四川宜賓長(zhǎng)寧縣頁(yè)巖氣開采為工程背景,選取當(dāng)?shù)仨?yè)巖為試驗(yàn)研究目標(biāo),測(cè)試了頁(yè)巖的基本物理力學(xué)參數(shù),保證了試件的統(tǒng)一性,減少試驗(yàn)誤差,并為后文模擬提供參數(shù)。（2）開展了頁(yè)巖的單軸SHPB動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn),討論了不同應(yīng)變率下頁(yè)巖的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度及破壞模式,確定單軸壓縮作用下的波形圖為“雙波峰”,單軸動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度有明顯的應(yīng)變率效應(yīng)。（3）開展了圍壓條件下的SHPB動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn),對(duì)比分析了圍壓下波形圖為“單波峰”,在同一沖擊氣壓下,隨著圍壓增大,頁(yè)巖動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度和DIF均增大。在能量方面,隨著應(yīng)變率的增加,頁(yè)巖的比能量吸收值增大;入射能隨著沖擊氣壓增加而增大,而在同一圍壓下,巖樣的能量利用率隨著入射能的增加而減小;在相同入射能的條件下,能量利用率隨著圍壓的增大而減小。（4）開展了對(duì)圍壓下頁(yè)巖動(dòng)態(tài)壓縮數(shù)值... 

【文章來(lái)源】：西南科技大學(xué)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

世界部分地區(qū)地應(yīng)力統(tǒng)計(jì)結(jié)果[1]

緒論51.2.3圍壓下頁(yè)巖的動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)研究現(xiàn)狀對(duì)巖石進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)是目前研究巖石力學(xué)性能最基本的方法。在實(shí)際工程中，巖體往往面臨著爆破、沖擊等動(dòng)態(tài)荷載作用，僅僅使用靜力學(xué)的原理和實(shí)驗(yàn)研究此類問(wèn)題是不合理的。如果考慮此條件下巖石的應(yīng)變率效應(yīng)和慣性效應(yīng)，對(duì)巖石的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究相對(duì)于靜態(tài)復(fù)雜很多。其次巖石本身材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使得動(dòng)荷載作用下的分析也與靜力學(xué)不同。而區(qū)分巖石動(dòng)態(tài)行為和靜態(tài)行為的主要依據(jù)是應(yīng)變率的大校在巖石力學(xué)與工程學(xué)領(lǐng)域里，對(duì)于研究巖石材料的靜態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)的力學(xué)問(wèn)題，目前主要使用RMT巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)等試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置的應(yīng)變率一般維持在10-5~10-1s-1；而實(shí)際工程中常常面臨的爆破、沖擊等動(dòng)荷載力學(xué)行為的作用時(shí)間很短，介質(zhì)在極短時(shí)間內(nèi)就會(huì)發(fā)生動(dòng)力參數(shù)的改變，因此形成高應(yīng)變率問(wèn)題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程了解，在巖體開挖過(guò)程中的機(jī)械沖擊和爆破等實(shí)際過(guò)程中應(yīng)變率一般為101~103s-1[21]，那么對(duì)巖石進(jìn)行動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究的應(yīng)變率要比靜態(tài)力學(xué)行為高出幾個(gè)量級(jí)，所以僅用針對(duì)靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)荷載問(wèn)題所使用的實(shí)驗(yàn)裝置不能滿足動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)研究。目前有許多學(xué)者通過(guò)改變?cè)囼?yàn)設(shè)備，來(lái)提高加載應(yīng)變率，在圖1-2給出了試樣在不同應(yīng)變率區(qū)域的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)裝置[22]。圖1-2不同應(yīng)變率區(qū)域的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)裝置Fig.1-2Testmethodandtestdevicefordifferentstrainrateregions從圖1-2可以看出，爆破或沖擊荷載所產(chǎn)生的應(yīng)變率主要集中在101~103s-1范圍內(nèi)，在此應(yīng)變率下的試驗(yàn)裝置是在1949年時(shí)Kolsky[23]提出的分離式霍普金森壓桿試驗(yàn)裝置。分離式霍普金森壓桿作為研究應(yīng)變率在10~104s-1范圍內(nèi)材料動(dòng)態(tài)性能的經(jīng)典試驗(yàn)

緒論7下頁(yè)巖的應(yīng)力應(yīng)變曲線圖，并分析頁(yè)巖在不同應(yīng)變率下的破壞模式及單軸抗壓強(qiáng)度。（3）開展圍壓條件下頁(yè)巖動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)，得到不同圍壓及不同應(yīng)變率下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，研究應(yīng)變率、圍壓、應(yīng)力峰值三者關(guān)系，并擬合得到DIF與應(yīng)變率、圍壓的關(guān)系式。同時(shí)分析SHPB沖擊試驗(yàn)中的能量變化規(guī)律與巖石破壞強(qiáng)度的關(guān)系。（4）開展頁(yè)巖SHPB數(shù)值模擬計(jì)算，得到頁(yè)巖K&C本構(gòu)模型系數(shù)，并通過(guò)對(duì)頁(yè)巖SHPB試驗(yàn)?zāi)M，得到頁(yè)巖在圍壓下的破壞過(guò)程。1.3.2技術(shù)路線根據(jù)頁(yè)巖的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和本文的研究?jī)?nèi)容，將論文分成了圖中的四個(gè)研究方向，并細(xì)分了具體的研究方法，得到了如圖1-3的技術(shù)路線圖。圖1-3技術(shù)路線Fig.1-3Technicalroute


本文編號(hào)：3513201