水力裂缝与天然裂缝相交作用准则研究

从弹性力学理论出发,建立水力裂缝与天然裂缝相交作用准则.该准则涵盖了水力裂缝与天然裂缝相交作用下的各种模式,以及相交点流体压力从小到大变化过程中可能出现的各种破裂方式.利用该准则,通过模拟计算进行定量分析,探讨了水力裂缝与天然裂缝相交的剪切破裂机制:①在较小范围的低逼近角区域和较大范围的高逼近角区域内,天然裂缝将不发生剪切破裂;②在发生剪切破裂的逼近角范围内,逼近角越大,剪切破裂发生具有“难—易—难”的趋势;③存在一个最小临界剪切破裂应力差,当实际水平应力差小于该值时,无论任何逼近角下,天然裂缝都不发生剪切破裂;④天然裂缝内聚力和内摩擦系数越大,发生剪切破裂的逼近角范围越小;⑤在低逼近角情况下,无论是高水平应力差还是低水平应力差,水力裂缝都将沿天然裂缝发生转向延伸;⑥在高逼近角情况下,当应力差大于岩石的抗张强度时,高应力差有利于穿过延伸发生;⑦在高逼近角情况下,当应力差小于岩石的抗张强度时,水力裂缝在天然裂缝处于张开状态下才会直接穿过天然裂缝延伸;⑧在应力差极小的情况下,无论为任何逼近角,都可能将会发生穿过和转向的混合模式;⑨天然裂缝内流体压降对转向延伸和穿过延伸的交界逼近角具有重要影响.