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页岩层破裂机制的地学模型分析

目录

一、内容概览．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.3研究目标与内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

1.4研究方法与技术路线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

二、页岩层破裂机理理论基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

2.1地应力场特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

2.1.1地应力分布规律．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

2.1.2垂直应力与水平应力．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

2.2岩石力学特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

2.2.1屈服准则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

2.2.2破裂准则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

2.3泥页岩物理力学性质．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

2.3.1弹性模量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

2.3.2泊松比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

2.3.3黏聚力．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

2.3.4内摩擦角．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

2.4声发射理论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

2.4.1声发射原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

2.4.2声发射信号特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

三、页岩层破裂的地学模型构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

3.1模型选取与假设．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

3.1.1模型类型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

3.1.2模型边界条件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

3.2模型参数设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

3.2.1地应力参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

3.2.2岩石力学参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55

3.2.3泥页岩参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57

3.3模型计算方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60

3.3.1数值模拟方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61

3.3.2有限元方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63

四、页岩层破裂特征分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．68

4.1破裂模式与形态．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72

4.1.1破裂类型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．74

4.1.2破裂面特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．76

4.2破裂扩展规律．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．78

4.2.1破裂扩展方向．．