流体注入激活裂缝的滑动条件及模式研究

刘殿柱; 王鑫尧; 王春

doi:10.20000/j.1000-0844.20221117002

地震工程学报 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (02) : 457 -464. DOI: 10.20000/j.1000-0844.20221117002

流体注入激活裂缝的滑动条件及模式研究

刘殿柱, 王鑫尧, 王春

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摘要

为探讨流体注入激活裂缝的潜在物理机制，采用锯切砂岩圆柱试样开展一系列三轴注入-驱动剪切实验，研究流体注入激活裂缝的滑动条件及模式。结果表明，裂缝滑动的开启强烈依赖于裂缝所处的应力状态和裂缝面粗糙特征，流体压力是主要诱因，流体压力非均匀分布程度和渗透率演化是次要诱因；流体增压速率调控着裂缝的滑动模式。裂缝面粗糙特征及渗透率演化特征与裂缝滑动速率呈正相关，与流体增压速率呈负相关。在室内实验条件下，当有效正应力达到20 MPa、库仑破裂应力超过1.6 MPa时，将对裂缝稳定性构成严重威胁，这对于评估流体注入激活天然断层失稳问题具有一定的参考意义。