基于等效模量法的数字岩芯三轴压缩行为研究

摘要

针对深部硬脆性难钻地层取芯困难、难获取完整的岩芯样品、室内岩石力学参数实验成本高等问题,采用数值方法结合矿物组分含量建立以泰森多面体为骨架的多组分数字岩芯模型,提出等效模量法实现三轴压缩条件下矿物力学性能的动态调整。开展数字岩芯三轴压缩过程仿真模拟,获取了数字岩芯破裂裂缝形态、三轴压缩应力应变曲线及岩石弹性模量,模拟结果与室内实验结果一致;对比分析了三轴压力对岩石整体和矿物颗粒的损伤和应力分布影响。研究表明,三轴压力对矿物颗粒的影响因矿物种类及空间分布而异,同时抑制了岩石裂纹的扩展。研究方法和结果为研究数字岩芯的力学及破裂行为提供了新的思路,能够有效模拟复杂地质条件下的岩石力学响应和破裂形式,为解决深部硬脆性地层取芯难题提供了技术支撑。

关键词

数字岩芯 / 三轴压缩 / 岩石力学 / 裂纹扩展 / 应力分布