土石壩水力劈裂的物理機制及數(shù)值仿真內(nèi)容簡介

《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(chǔ)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(yīng)力應(yīng)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(jié)構(gòu)安全性的評價方法。2100433B

平裝：154頁

ISBN：7502954031，9787502954031

條形碼：9787502954031

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(chǎn)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(chǎn)生階段：在此階段，人多數(shù)研究致力于對劈裂破壓力的預(yù)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(yīng)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(shè)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(yīng)力成為負值并且超過土體的抗拉強度時，水力劈裂產(chǎn)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(shè)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(nèi)任一點任意平而上的剪應(yīng)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(nèi)已有的裂紋、孔隙驅(qū)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(yīng)用于石油開采業(yè)，自此，水力劈裂的理論，技術(shù)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(lǐng)域。水力劈裂是一項有半個世紀歷史的技術(shù)，主要被用在石油和天然氣的生產(chǎn)上。這項技術(shù)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(chǎn)井帶到地表。在開采油氣時，我們希望增大油氣的產(chǎn)量，即要使油氣盡量多的流到井中，其方法之一是把己經(jīng)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(shù)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(chǎn)量的井，雖然它已經(jīng)被酸化處理過。該井被選作第一次用水力劈裂技術(shù)處理的井，水力劈裂技術(shù)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(shù)己經(jīng)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(nèi)外對于水力劈裂給出了不同的定義，這里給出國內(nèi)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(nèi)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(yīng)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(yīng)力而產(chǎn)生水力劈裂”。

（2）調(diào)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(chǎn)生，發(fā)展并且相互貫通最終形成裂隙的過程。