水中高压电脉冲荷载下页岩应力分布及预制裂纹扩展规律研究

为了研究水中高压电脉冲荷载作用下页岩应力分布和裂纹扩展长度、偏转角度的变化规律,采用应力叠加原理从理论角度探究了水中高压电脉冲作用下的页岩原生和诱导应力场分布规律,结合水中高压电脉冲致裂系统开展了三轴压力作用下的水中高压脉冲破岩及预制裂纹扩展试验,从宏观角度探究了不同预制裂纹长度（10、20 mm）和角度（60°、90°、120°）对裂纹扩展的影响规律;并利用数值模拟软件ABAQUS的扩展有限元模块（Extended Finite Element Method,XFEM）开展了水中高压脉冲破岩及预制裂纹扩展数值模拟计算,进一步从细观角度研究了不同预制裂纹长度和角度对裂纹扩展的影响规律。
研究结果表明：在水中高压电脉冲荷载作用下,井筒周边易发生张拉破坏,裂纹在原生地应力场及诱导应力场的共同作用下易出现竞争、偏转等现象;预制裂纹间夹角越大、长度越长,则裂纹的总偏转角度越大、延展长度越长、缝间干扰作用越弱;预制裂纹尖端、裂纹偏转处应力集中现象明显,预制裂纹之间的应力场集中分布于夹角之间区域,并且随着预制裂纹夹角的增大,集中应力区域范围逐渐减小,应力值随之减小,裂纹扩展偏转角度逐渐减小,裂纹间相互干扰程度越来越小。