异形孔在膨胀荷载作用下的定向致裂机制

基于室内相似材料应变试验,对带有尖角的异形孔如正三角孔、等腰直角三角孔、120°顶角的等腰三角孔在膨胀压力作用下的裂岩机理展开讨论.在此基础上,使用颗粒流模拟进一步研究了单向致裂效果的最佳角度、双孔的最佳作用间距以及岩石强度对压裂效果的影响.结果表明,异形孔作用下试样的起裂和破碎时间均短于圆形孔,并且其裂纹的发展是可控的,总是沿着尖角角平分线延长线方向进行.根据应变的变化,可将试验分为三个阶段.平稳发展阶段,各个方向的应变增长速率几乎没有差别;快速增长阶段,新的破裂面广泛形成且具备一定的方向性;衰弱阶段,断裂不断出现导致能量消散,应变急剧下降.数值模拟结果表明,双正三角孔间距为7倍正三角形边长时定向效果最佳,岩石强度和致裂效果呈乘幂关系.