裂缝对岩石非线性弹性特征的影响

丁梦颜; 冯晅; 刘财

doi:10.13278/j.cnki.jjuese.20240227

吉林大学学报(地球科学版) ›› 2026, Vol. 56 ›› Issue (03) : 1051 -1061. DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20240227

裂缝对岩石非线性弹性特征的影响

丁梦颜, 冯晅, 刘财

作者信息 +

Author information +

文章历史 +

PDF

摘要

裂缝作为地下介质中主要的储存空间和运移通道,在油气储层勘探及二氧化碳封存运移过程中具有重要作用。此外,地下裂缝间的运动和摩擦也与地震和滑坡等地质灾害息息相关。因此,对裂缝的识别及对裂缝运动情况的持续监测具有重要研究意义。相比于岩石受力过程中经典的应力-应变关系,岩石非线性弹性的相关研究体现了岩石作为复杂结构的固体材料,即使在较小的应力作用下,应力-应变关系依然表现出明显的非线性特征。裂缝对岩石的非线性弹性特征产生重要的影响。本实验使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及砂岩开展裂缝对非线性弹性特征影响的研究。PMMA内部几乎不含有任何微小构造且材质密度分布均匀,展现出近似线性弹性的特征,排除了岩石内部复杂结构对实验结果的干扰;砂岩作为油气储层中常见的岩石类型,在油气勘探及测井勘探研究领域具有重要研究意义,内部带有大量的孔隙裂缝,非线性弹性特征明显。两种不同裂缝数量实验材料的实验结果均证明,裂缝提高了固体材料的非线性弹性特征。本研究对裂缝受正应力模型进行了改良,改良后的模型通过体现裂缝在拉伸与压缩应变下裂缝空间的增减,解释了周期性应变导致材料非线性弹性增强和减弱的现象。