首页 期刊 地质学报 裂缝性岩石裂缝扩展的光弹构造物理模拟——以南华北盆地户部寨沙河阶组为例 【正文】

裂缝性岩石裂缝扩展的光弹构造物理模拟——以南华北盆地户部寨沙河阶组为例

作者:颜丹平; 周美夫; 田崇鲁; 汪昌亮; 张建增; 郭庆银; 马寅生; 董铁柱 岩石圈构造、深部过程及探测技术教育部重点实验室; 中国地质大学地球科学与资源学院; 北京; 100083; 香港大学地球科学系; 香港薄扶林道; 石油大学地质科学系; 北京; 100083; 核工业北京地质研究院; 100029; 中国地质科学院地质力学研究所; 北京; 100081
裂缝   扩展   光弹构造物理模拟   南华北盆地   沙河阶组  

摘要:以南华北盆地户部寨第三系沙河阶组粉砂岩低渗透储层为例,总结了其中发育的5种类型构造裂缝组合,即:①南北向雁形张节理组成的共轭剪节理带;②东西向雁形张节理组成的共轭剪节理带;③缠结状多组剪切构造裂缝;④组合状交切的多组剪切构造裂缝及张裂缝;⑤散状无序排列的构造裂缝.在此基础上,建立光弹性试验构造物理模型,沿现应力场96°方向,均匀地对该模型逐步增加外载力.结果表明,沿各组合裂缝尖端分别形成对称于裂缝走向、且主轴垂直于裂缝的Ⅰ型等色线条纹;对称于裂缝走向、且主轴平行于裂缝走向的Ⅱ型条纹和斜交于裂缝走向的复合型(Ⅲ型)条纹.第①类组合裂缝尖端以Ⅰ型等色线条纹的拉张应力和张剪应力为主;第②类组合裂缝尖端以复合型(Ⅲ型)等色线条纹的挤压应力为主;第③、④和⑤类组合裂缝尖端的应力分布较为复杂.当模型外载荷接近1000 kg时,裂缝尖端起裂,并开始发育显微裂缝,而当外载荷达1100~1200 kg时,沿裂缝尖端部位形成宏观裂缝,并开始扩展.5种类型的裂缝组合扩展发育程度由强至弱依次为:①,③,⑤,②,④.其中第①类共轭裂缝组合起裂最早,扩展最快,裂缝间的连通趋势最好,说明规则分布的构造裂缝组合,在垂直于外施加载荷时更易达到连通的目的.

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