渗流-应力耦合作用下砂岩蠕变特性与损伤特征研究

作     者：许江 崔梦芹 彭守建 陈奕安 饶豪魁 曹琦 XU Jiang;CUI Mengqin;PENG Shoujian;CHEN Yian;RAO Haokui;CAO Qi

作者机构：重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400044 

出 版 物：《矿业研究与开发》 (Mining Research and Development)

年 卷 期：2025年第45卷第1期

页      面：144-157页

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：中央高校基本科研业务费专项项目(2022CDJQY-011) 国家自然科学基金面上项目(51974041) 

主　　题：砂岩 渗流-应力耦合 蠕变 水力梯度 变形局部化 应变增量 

摘      要：为降低渗透水压作用下蠕变对工程长期稳定性造成的不利影响,利用渗流-应力耦合伺服控制加载试验系统开展不同水力梯度下的蠕变试验,探究砂岩的流变特性和渗流特性;结合三维数字图像相关技术(3D-DIC),研究砂岩的微裂纹演化规律及变形局部化特征;同时基于CT扫描技术探究砂岩的裂纹损伤特征。结果表明:(1)水力梯度越大,蠕变变形量越大,微裂纹发育扩展速率更快,应变场云图变化越明显,相较于轴向应变场云图,径向应变场云图中更早出现较大应变点和应变局部化特征;(2)水力梯度越大,应变增量越大,应变变化速率越快,砂岩蠕变寿命越短,通过建立虚拟应变片,发现砂岩局部破坏带内外的应变变化不一致,表明砂岩蠕变变形过程中存在局部化特征;(3)低水力梯度下,孔裂隙更多被压密闭合,渗流通道减少,流量不断减小,高水力梯度下,损伤不断积累,渗流通道增多,流量出现增加现象;(4)通过CT扫描可知,3条主裂纹贯通整个试样,引导砂岩破坏,同时生成次生裂纹,促进裂纹扩展,靠近砂岩的加载端,施加的渗透水压更大,砂岩上部分衍生出的次生裂纹更多,形成复杂的裂纹网络结构。