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(1.河海大学水利水电学院,江苏南京 210098;2.西藏自治区江孜县水利队,西藏日喀则 857400)

水力劈裂是高水头作用驱动下,岩体或土体内裂纹产生、发展、贯通等物理现象的统称,岩体水力劈裂是岩体渗流-应力耦合研究的一个重要分支[1],广泛应用于石油开采、水利工程建设、核废料地下处理、地应力测量等工程中。由于岩体水力劈裂而造成的工程事故发生过多起[2鄄7],大坝、边坡、矿井等工程中的岩体水力劈裂问题是一个亟待解决的难题。目前,水力劈裂研究多集中在油气井开采与地应力测量方面,即研究岩体在高渗压水力劈裂作用下结构改变对裂隙渗流的影响[8鄄10],偏向于流体力学(流场)方面;而偏向固体力学(力场)方面,应用断裂损伤相关理论,对水力劈裂作用下岩体本身的变形规律、破坏机理、承载能力等力学性能的研究还有待进一步深入。

水力劈裂研究最常使用的实验模型有两种:淤圆筒模型,即使用中心钻孔的圆柱形样品,将水静态加载注入钻孔直到样品劈裂破坏。岩体水力劈裂试验大多数采用圆筒模型[11鄄14]。圆筒模型内孔受内水压力后试样会产生环向拉应力,且岩体的应力状态是球对称或轴对称的,而实际工程岩体各向应力状态往往是不同的,故不能很好地模拟工程实际情况。于立方体模型,即利用立方体或长方体样品,在3个方向上独立加载,以模拟更类似于工程实际的三轴应力场[15鄄19]。……