基于孔壁应变发展规律的压裂孔三阶段起裂特征试验研究

利用自行研制的煤岩体水力压裂试验系统，开展了配比型煤与原煤水力压裂试验，测试并分析了水力压裂过程中压裂孔孔壁应变-水压曲线，并基于孔壁应变的发展规律，分析了压裂孔的三阶段起裂特征。结果表明，在压裂孔起裂过程中，钻孔孔壁呈现拉伸与压缩应变两种类型，并呈现拉伸破裂区与压缩变形区，其中压缩型应变具有较好的可恢复性，其应变恢复比远大于拉伸型应变；钻孔起裂过程分为3个阶段，即水气作用诱导微损伤形成阶段，孔壁内形成气流通道并产生初始损伤；局部损伤带形成阶段，孔壁形成拉伸破裂区和压缩变形区；试件失稳破坏阶段，裂缝不断延伸直至试件破裂，拉伸破裂区依然保持拉伸变形并较好地保持残余变形，而压缩变形区则由于作用力转向而得到一定程度恢复。研究成果对于揭示钻孔起裂行为及能量的演化规律具有重要理论意义。