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《水力裂縫與天然裂縫相交準則》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。
1、實用標準1最大周向應力破裂判據是斷裂力學的核心問題，破裂判據是針對某一特定尺度、特定層次提出的。作為一個完整的破裂判據，至少能夠回答兩個問題：①破裂在什么條件下起始或繼續(xù)：②破裂向什么方向擴展？Erdogan與薛昌明（Sih）（1963）基于復合型裂紋在垂直于最大周向拉應力方向的平面內擴展這一實驗觀測結果，提出了最大周向拉應力準則。Ⅰ-Ⅱ復合型裂紋，且KⅢ=0的情況下，裂紋前緣極坐標中的應力分量表達式為：（1）1.1裂紋擴展方向最大周向拉應力準則認為：裂紋沿σθθmax所對應的θ的方向擴展，該方向滿足以下條件：（2）將
2、式（1）中第二式對θ微分后，得到（3）令可得文案大全實用標準（4）上式中一個解為：。但代入（3）式可知，此解使，不能滿足的條件。另外此解求得的是裂紋面上已破裂方向，無實際意義，所以斷裂角θ0決定于方程（5）當KΙ和KΠ都不為零時，由式（2）得出（6）由應力分析可以得到的應力分布圖，可以看出，使Ι-Ⅱ復合型裂紋的取極大值的范圍只能在，因此滿足應力分析的分支為（7）2Renshaw與Pollard準則2.1Renshaw與Pollard準則（1995）Renshaw與Pollard（1995）借助實驗方法模擬了水力裂縫遇到
3、預置的正交人工天然裂縫交互延伸情況，并根據實驗結果歸納出了水力裂縫與人工天然裂縫交互延伸準則（8）Renshaw與Pollard準則值考慮了水力裂縫與人工裂縫正交的情況下交互延伸的情況，該準則采用線彈性斷裂力學的方法預測了當裂縫交互界面另一端的應力足夠開啟裂縫時交互界面上能夠阻止裂縫滑動的裂縫尖端應力?？紤]到水力裂縫與天然裂縫之間的夾角分布于0~90°之間，且夾角對水力裂縫是否穿越天然裂縫影響較大，有必要對原本的Renshaw與Pollard準則進行改進。文案大全實用標準2.2改進的Renshaw與Pollard準則由
4、圖1所示，β是水力裂縫尖端與天然裂縫交互界面的夾角，遠場應力場中裂縫尖端的最大、最小主應力σH、σh為（9）式中，KI為應力強度因子；r與θ為裂縫尖端的極坐標；拉應力為正。在裂縫交互壁面處開啟新裂縫的條件為（10）參照Renshaw與Pollard準則，在θ=β或θ=β-π，r=rc處（如圖1），其中rc為巖石發(fā)生彈性變形的臨界半徑，最大主應力可表示為（11）主應力的方向為（12）將式（10）代入式（11）可得（13）式（13）可表示為（14）文案大全實用標準式中，表示在已有裂縫另一側壁面處形成新裂縫所需要的強度。當θ
5、=β或θ=β-π時可通過式（14）求取K值。將式（14）重新整理可得（15）式中以上二次方程中有兩個解，K1與K2。K1為最大主應力等于抗張強度時的解，K2為最小主應力等于抗張強度時的解。根據方程（10）判定K1為有效根。根據Renshaw與Pollard準則準則，臨界半徑rc可表示為（16）式（10）情況下發(fā)生的裂縫起裂必須在裂縫交界處不出現滑移的情況下才能發(fā)生，這樣裂縫尖端的應力才可以作用于交界面上。對于巖石摩擦表面，交界面處不發(fā)生滑移的條件為（17）式中，μ為摩擦系數；S0為界面處的內聚力；與分別為交界面處的剪應
6、力與正應力；由遠場地應力與裂縫尖端誘導應力疊加而來。遠場地應力在交界面處的應力可由σH、σh表示（18）文案大全實用標準裂縫尖端在交界面處的誘導應力為（19）綜合剪切應力為（20）作用在交界面上的綜合正應力為（21）將式（17）由式（20）、（21）表示出來，當式（17）滿足時，交互界面處不發(fā)生滑移，且拉伸主應力克服了巖石抗張強度。新的裂縫在交界面處起裂，穿越現象發(fā)生。如果式（17）不滿足，發(fā)生滑移，則不會發(fā)生穿越?？紤]交互界面處的內聚力，Renshaw與Pollard準則可擴展為（22）文案大全實用標準3Blanto
7、n準則Blanton提出了不同應力及接觸角度下的裂縫交互準則數值解，可將實驗結果運用到生產作業(yè)中。Blanton準則基于交互區(qū)域應力彈性解，假設水力裂縫遇天然裂縫時被鈍化。準則認為，當交互處的縫內壓力大于天然裂縫壁面上的正應力時天然裂縫張開。當起裂壓力低于裂縫張開所需的壓力時水力裂縫將穿過天然裂縫。準則可由數學公式表示，裂縫發(fā)生穿越時（23）裂縫張開（24）式中p為裂縫縫內壓力；表示作用于天然裂縫壁面的正應力；為平行于天然裂縫的應力；T0為巖石抗張強度。受遠場應力、裂縫內壓力、天然裂縫壁面的摩擦滑移、裂縫交互處的裂縫形
8、態(tài)等因素影響。B文案大全實用標準lanton準則裂縫發(fā)生穿越最終呈現形式為（25）其中（26）（27）（28）圖2式中，與分別為作用于天然裂縫壁面上的最大、最小主應力；為滑移量；-l到+l為天然裂縫的張開區(qū)域；θ為裂縫接觸角度；Kf為摩擦系數；以外剪切應力增大直到接近原地應力場剪切應力。該準則與試驗結果較為相符，且接觸角度為影響裂
