唐铁吾
- 作品数：8 被引量：74H指数：5
- 供职机构：中国科学院地质与地球物理研究所更多>>
- 发文基金：中国科学院战略性先导科技专项国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：石油与天然气工程矿业工程建筑科学更多>>
- 半圆盘三点弯曲法测定页岩断裂韧度(K_(IC))的实验研究被引量：22
- 2018年
- 为了准确测试页岩的I型断裂韧度K_(IC),分别采用直切槽半圆盘试样(NSCB)和人字形切槽半圆盘试样(CCNSCB),在3种预制切槽布置模式(splitter、arrester、divider)下,开展三点弯曲加载实验。通过标准差和变异系数分析两类方法 K_(IC)测算值的离散性,并评价各自适用性。使用光学显微镜观察试件破裂后的裂纹扩展路径和破裂面断口形态。基于断裂力学理论,给出页岩试件粗糙起伏断口表面能计算公式,分析页岩试件实测值K_(IC)离散的原因,并用最小耗能原理解释裂缝在页岩试件扩展过程中形成粗糙断裂面的机理。对比分析两种试样类型测试的K_(IC)值,认为两种方法在切槽平行层理布置的情况下测算值离散程度一致,二者都适用;对于切槽垂直层理两种布置方式下NSCB试件更容易发生裂缝偏转,导致产生Ⅰ-Ⅱ复合型断裂,使试验失效;CCNSCB试件的韧带具有良好的裂缝扩展导向作用,某种程度上抵消了加载配置非对称性带来的不利影响,CCNSCB比NSCB测得的K_(IC)值离散性更小,更适用于各向异性页岩的K_(IC)测试。
- 赵子江刘大安刘大安唐铁吾崔振东
- 关键词：页岩
- 三点弯曲条件下不同层理面强度对裂纹扩展过程的影响被引量：8
- 2019年
- 煤矿、页岩气开采等工程均涉及到层状岩体力学问题,层状岩体的裂纹破裂模式直接决定了工程施工稳定性及能源高效开发利用。为了揭示层理面强度性质对裂纹扩展过程的影响,利用ABAQUS模拟软件,通过全局嵌入0厚度cohesive单元的方法,创建了与最大主应力方向垂直的层理面,并且基于页岩XRD矿物成份分析结果,利用Python语言对软件进行二次开发,实现了页岩的层理各向异性与矿物颗粒非均质性。通过控制层理面的强度参数,研究了在三点弯曲条件下,层理面强度性质对裂纹扩展过程的影响。通过MATLAB编程处理模拟结果,实现了加载过程中的声发射(AE)模拟,根据声发射定位图和声发射能量数据,进一步分析了裂纹破裂类型及动态扩展过程。结果表明:层理面抑制了裂纹沿着最大主应力方向扩展,层理面强度越弱抑制效果越强;层理面强度较弱时,裂纹先从层理界面处起裂,产生顺层横向裂纹,阻隔应力波的传递,导致预制裂纹尖端应力场波及范围变小应力集中程度变强;层理面的存在导致裂纹扩展路径复杂,穿层破裂与顺层破裂交替出现,裂纹表现为断续位错式的破裂特征,层理面强度与最大主应力共同决定了裂纹路径;穿层破裂主要沿着最大主应力方向产生,表现为拉张破裂类型,顺层水平迁移裂纹表现为剪切破裂类型;层理面强度越弱,克服顺层破裂所需能量越大,峰值载荷越大;层理面强度与声发射事件数呈负相关性,层理面越弱声发射事件数越多,拉张、剪切破裂越多,顺层裂纹长度越长。
- 韩伟歌崔振东唐铁吾唐铁吾王燚钊
- 关键词：ABAQUS各向异性MATLAB声发射
- 用于岩石断裂韧度测试的施力点位移检测装置
- 本实用新型涉及岩石断裂韧度测试领域，尤其涉及一种用于岩石断裂韧度测试的施力点位移检测装置。该检测装置包括轭架、两个位移传感器和夹具；所述夹具包括底座、设置在所述底座上的第一金属块和第二金属块；一个所述位移传感器位于所述第...
- 崔振东刘大安唐铁吾
- 文献传递
- 用于岩石断裂韧度测试的施力点位移检测装置及检测方法
- 本发明涉及岩石断裂韧度测试领域，尤其涉及用于岩石断裂韧度测试的施力点位移检测装置及检测方法。该检测装置包括轭架、两个位移传感器和夹具；所述夹具包括底座、设置在所述底座上的第一金属块和第二金属块；一个所述位移传感器位于所述...
- 崔振东刘大安唐铁吾
- 文献传递
- 页岩气开采压裂技术分析与思考被引量：31
- 2015年
- 页岩层较为致密,且渗透率较低,在天然状态下难于直接开采出页岩气。现阶段主要采用水力压裂技术产生人工裂缝,同时使天然裂缝间能够互相贯通,获得较为复杂的裂缝网格,以期增加页岩气层的连通性和流动性,提高页岩气产能,最终获得可观的开采量。然而,利用水力压裂技术改造天然的页岩储层过程中,也引发了如有效体积压裂、压裂液的合理选择、清水的耗费、环境污染及压裂液的返排等问题。通过分析现存的各种压裂技术的优缺点和适用性,依据中国特有的地质地貌特征,提出解决这些问题的方法和建议。从微观和宏观尺度研究页岩体积压裂断裂机制,为体积压裂工艺设计提供理论依据。
- 石晓闪刘大安崔振东孙波唐铁吾
- 关键词：页岩气压裂技术体积压裂
- 煤矿顶板致裂水压力的断裂力学评估被引量：9
- 2020年
- 评估煤矿顶板水压致裂的起裂水压,需要定量分析致裂过程中水对预制切槽尖端岩石断裂特性的影响。为评估王台铺煤矿石灰岩顶板的起裂水压,分别在天然和饱水状态下对煤矿现场采集的顶板石灰岩样品进行了单轴压缩试验、纯Ⅰ型断裂试验以及Ⅰ-Ⅱ复合型断裂试验。采用ANSYS模拟软件以单轴压缩试验结果为材料参数、以断裂试验峰值载荷为受力条件构建了断裂试验试件的有限元模型,计算了2种状态下顶板石灰岩的Ⅰ型断裂韧度KIC和多组复合型断裂发生时试件裂纹尖端的KⅠ,KⅡ值,获得了2种状态下的复合型断裂临界曲线。试验结果显示:(1)饱水状态下顶板石灰岩的各项指标相对于天然状态有不同程度的弱化,Ⅰ型断裂韧度的弱化最明显,其次是抗压强度和弹性模量,泊松比受影响较小;(2)不同状态下顶板石灰岩遵循不同的Ⅰ-Ⅱ复合型断裂判据。通过将顶板水压致裂的预制切槽简化成币型裂缝,结合天然和饱水状态下试验测定的顶板石灰岩各力学参数及Ⅰ-Ⅱ复合型断裂判据,导出了2种状态下起裂水压计算公式。将天然和饱水状态下起裂水压计算值作为真实起裂水压的上下确界,可以评估顶板水力压裂起裂水压的范围,还可以根据地应力优化预制切槽的倾角选取,从而使水力裂缝在相对更低的水压下起裂。在王台铺煤矿XV2307工作面开展了石灰岩顶板水压致裂试验,现场测定的真实起裂水压位于饱水状态计算值与天然状态计算值之间,验证了评估方法的有效性。
- 唐铁吾刘大安刘大安韩智超崔振东王之东
- 关键词：水压致裂断裂判据
- 用于岩石断裂韧度测试的施力点位移检测装置及检测方法
- 本发明涉及岩石断裂韧度测试领域，尤其涉及用于岩石断裂韧度测试的施力点位移检测装置及检测方法。该检测装置包括轭架、两个位移传感器和夹具；所述夹具包括底座、设置在所述底座上的第一金属块和第二金属块；一个所述位移传感器位于所述...
- 崔振东刘大安唐铁吾
- 文献传递
