土石壩水力劈裂的物理機制及數(shù)值仿真基本信息

平裝：154頁

ISBN：7502954031，9787502954031

條形碼：9787502954031

《土石壩水力劈裂的物理機制及數(shù)值仿真》，本書在前人研究成果的基礎上，深入地分析了水力劈裂發(fā)生的物理機制，研究了壓實黏土的拉伸應力應變特性及斷裂機理，提出和建立了描述水力劈裂發(fā)生和擴展過程的數(shù)值仿真方法，從而將以往針對一點的土石壩水力劈裂判別方法發(fā)展為針對整體結構安全性的評價方法。2100433B

水力劈裂階段分析

Chang通過人.量實驗分析，將水力劈裂全過程分為三的階段：圓孔擴張，劈裂產生和劈裂擴展。

（1）圓孔擴張階段：是指壓力達到峰值前有較多塑性帶形成的階段。

（2）劈裂產生階段：在此階段，人多數(shù)研究致力于對劈裂破壓力的預測，并通過劈裂壓力的影響因素分析對其破壞準則進行了一些推測。

（3）裂隙擴張階段：是指壓力從峰值降低后，裂隙的進一步發(fā)展階段。

水力劈裂破壞機理

土的破壞準則有很多，包括廣義屈雷斯卡準則，廣義米塞斯準則，莫爾一庫倫準則，拉德一鄧肯準則，廣義雙剪應力準則，形變能破壞準則和土體拉裂破壞準則等。雖然土體的破壞準則繁多，對于水力劈裂的機理，主要有兩種觀點：拉裂破壞和剪切破壞。

（1）拉裂破壞：拉裂破壞的假設是借用固體材料中水力劈裂的破壞機理，認為當最小有效應力成為負值并且超過土體的抗拉強度時，水力劈裂產生劈裂壓力。

（2）剪切破壞：剪切破壞又稱為莫爾一庫倫破壞準則，剪切破壞的假設是認為水力劈裂是由于土受剪切破壞所致。因此，一旦土體內任一點任意平而上的剪應力達到了土的抗剪強度，該點就發(fā)生破壞。

水力劈裂是由于水壓力的抬高在巖體或土體中引起裂縫發(fā)生與擴展的一種物理現(xiàn)象。水力劈裂是高壓水流或其他液體將巖體內已有的裂紋、孔隙驅動擴張、擴展、相互貫通等物理現(xiàn)象的統(tǒng)稱。

水力劈裂法自1947年由Hubbert和Willis首次提出，其將這一概念應用于石油開采業(yè)，自此，水力劈裂的理論，技術及分析方法逐漸發(fā)展起來，并且擴展到巖土工程，環(huán)境工程，建筑上程和水利工程等多個領域。水力劈裂是一項有半個世紀歷史的技術，主要被用在石油和天然氣的生產上。這項技術可以使石油或天然氣自由地從巖石或土壤的空隙中流出，再由生產井帶到地表。在開采油氣時，我們希望增大油氣的產量，即要使油氣盡量多的流到井中，其方法之一是把己經存在的裂隙想辦法連接起來，使得巖體中具有更大的裂隙成為油氣的通道。這個人造的裂隙從井壁處開始，然后向外延伸，可以到達幾百英尺遠。

水力劈裂技術由美國的石油公司于年第一次用在位于的天然氣井的開采上。Kelpper1號井，位于Grant縣，是一口低產量的井，雖然它已經被酸化處理過。該井被選作第一次用水力劈裂技術處理的井，水力劈裂技術處理的效果可以和酸化處理的效果相比。自從年第一次成功利用之后，水力劈裂技術己經變成了一種標準的對石油和天然氣開采井的處理方法。

國內外對于水力劈裂給出了不同的定義，這里給出國內和國外中有代表性意義的兩個定義，大家可以從不同的角度來理解和體會水力劈裂的內在含義。

（1）1982年，黃文熙給出水力劈裂的定義，認為水力劈裂是指由于水壓力的抬高在巖體或土體中引起裂縫發(fā)生于擴展的一種物理現(xiàn)象。指出：“心墻中任何一點處的孔隙水壓力如果是該點處的最小主應力的有效值降低至心墻抗拉強度，心墻就會沿著這個最小主應力而產生水力劈裂”。

（2）調查Tenton壩破壞原因的獨立小組給水力劈裂下了一個定義，水力劈裂是指在高水頭壓力作用下，土體或巖體中裂縫的產生，發(fā)展并且相互貫通最終形成裂隙的過程。