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高地应力钻孔岩心饼裂特征研究
高地应力钻孔岩心饼裂特征研究
摘要：
高地应力环境下水泥岩的饼裂特征是工程岩石力学研究的重要内容。本文以某高地应力井的岩心为研究对象，通过实验室试验及现场钻孔观察，研究了高地应力环境下水泥岩的饼裂形态及其演化规律。研究发现，水泥岩饼裂形态主要为弧形及圆形两种，弧形饼裂为主，饼裂密度大，且与正向断层延伸方向基本平行；水泥岩饼裂演化规律为先形成触点，再向外扩展，形成饼裂带，最终出现夹在岩芯中心的饼状裂隙。
关键词：
高地应力，饼裂，触点，扩展
1.前言
水泥岩是工程岩石力学研究中的热点之一，特别是在高地应力环境下，水泥岩的力学特性及岩石饼裂形态成为了研究的重点。饼裂是岩石力学中的一种重要变形形态，岩心的饼裂特征分析对岩石力学研究及工程设计具有重要意义。本文以某高地应力井的岩心为研究对象，通过实验室试验及现场钻孔观察，研究了高地应力环境下水泥岩的饼裂形态及其演化规律。
2.实验方法
2.1实验材料
实验材料采集自某高地应力井的岩心样品，主要为水泥岩，其物理性质如下：
密度：2.3g/cm3
抗压强度：125MPa
弹性模量：23.5GPa
2.2实验方法
实验采用介质力学钻头对水泥岩进行钻孔，观察饼裂形态及其演化规律，同时利用X射线衍射仪对岩心进行实验室分析，得出水泥岩的微结构和岩石组分。
3.实验结果及分析
3.1饼裂形态
经过现场观察及实验室分析，发现水泥岩饼裂形态主要为弧形及圆形两种，其中弧形饼裂为主。观察发现，弧形饼裂密度大，呈集中分布，主要与正向断层延伸方向基本平行，且线状夹杂物会使得饼裂密度增大，岩心中的饼状裂隙主要垂直于岩层主应力方向。
3.2饼裂演化规律
观察发现，饼裂形成的过程中，先会出现饼裂的触点，即在岩芯表面形成一圈小凸起，其凸出程度与触点距离呈正比例关系。随着岩心的进一步加重，饼裂逐渐向外扩展形成饼裂带，饼裂带宽度与岩心直径呈正比例关系，弧形饼裂与饼裂带的角度约为30度。最终，岩心中央形成饼状裂隙，其宽度与岩心直径呈正比例关系。
4.结论
本文研究了高地应力环境下水泥岩的饼裂形态及其演化规律，发现水泥岩饼裂形态主要为弧形及圆形，且弧形饼裂密度大；水泥岩饼裂演化规律为先形成触点，再向外扩展，形成饼裂带，最终出现夹在岩芯中心的饼状裂隙。该研究结果对于高地应力环境下的岩石工程设计具有一定的参考价值。