| 摘要 | 第3-6页 |
| ABSTRACT | 第6-9页 |
| 第一章 绪论 | 第13-39页 |
| 1.1 水压致裂裂纹扩展研究现状 | 第13-19页 |
| 1.1.1 水力压裂开采煤层气研究背景及意义 | 第13-15页 |
| 1.1.2 水压致裂裂纹扩展物理实验研究现状 | 第15-16页 |
| 1.1.3 水压致裂理论模型及数值模拟研究现状 | 第16-18页 |
| 1.1.4 无水压裂国内外研究现状 | 第18-19页 |
| 1.2 基于线弹性断裂理论岩石裂纹扩展研究现状 | 第19-23页 |
| 1.2.1 岩石断裂力学研究基础 | 第19-21页 |
| 1.2.2 岩石断裂韧度国内外研究现状 | 第21-23页 |
| 1.3 黏聚力模型研究现状 | 第23-34页 |
| 1.3.1 黏聚力模型(CZM)基本概念 | 第23-28页 |
| 1.3.2 Ⅰ型黏聚裂纹本构方程国内外研究现状 | 第28-30页 |
| 1.3.3 Ⅰ/Ⅱ混合型黏聚裂纹本构方程国内外研究现状 | 第30-33页 |
| 1.3.4 基于黏聚力模型的水力压裂裂纹扩展数值模拟研究现状 | 第33-34页 |
| 1.4 本课题研究的目的及意义 | 第34-35页 |
| 1.5 本课题主要研究内容及方法 | 第35-39页 |
| 第二章 煤体圆盘形紧凑拉伸实验与Ⅰ型黏聚力模型的建立 | 第39-75页 |
| 2.1 不同煤阶煤圆盘形紧凑拉伸(DC(T))实验 | 第40-48页 |
| 2.1.1 圆盘形紧凑拉伸实验方法 | 第41-43页 |
| 2.1.2 实验试件及实验过程 | 第43-45页 |
| 2.1.3 实验结果及分析 | 第45-48页 |
| 2.2 煤体Ⅰ型黏聚裂纹本构方程 | 第48-60页 |
| 2.2.1 不同煤阶煤Ⅰ型裂纹软化曲线 | 第48-49页 |
| 2.2.2 不同煤阶煤Ⅰ型黏聚裂纹本构方程的建立 | 第49-57页 |
| 2.2.3 不同煤阶煤DC(T)试件中裂纹扩展特征 | 第57-60页 |
| 2.3 煤体Ⅰ型黏聚裂纹本构方程的适用性验证 | 第60-66页 |
| 2.3.1 不同煤阶煤Ⅰ型单边缺口梁三点弯曲实验 | 第60-62页 |
| 2.3.2 基于黏聚力模型的Ⅰ型单边缺口梁数值模拟 | 第62-65页 |
| 2.3.3 基于线弹性断裂理论的Ⅰ型单边缺口梁数值模拟 | 第65-66页 |
| 2.4 尺寸效应对煤体裂纹扩展的影响 | 第66-71页 |
| 2.5 本章小结 | 第71-75页 |
| 第三章 煤体剪切贯穿实验与Ⅰ/Ⅱ混合型黏聚力模型的建立 | 第75-113页 |
| 3.1 基于PPR势能函数的Ⅰ/Ⅱ混合型黏聚力模型 | 第75-81页 |
| 3.2 不同煤阶煤剪切贯穿(PTS)实验 | 第81-88页 |
| 3.2.1 剪切贯穿实验方法 | 第82-83页 |
| 3.2.2 实验试件及实验过程 | 第83-84页 |
| 3.2.3 实验结果及分析 | 第84-88页 |
| 3.3 煤体Ⅰ/Ⅱ混合型黏聚裂纹本构方程 | 第88-93页 |
| 3.3.1 不同煤阶煤Ⅰ/Ⅱ混合型裂纹软化曲线 | 第88-90页 |
| 3.3.2 不同煤阶煤Ⅰ/Ⅱ混合型黏聚裂纹本构方程的确立 | 第90-93页 |
| 3.4 煤断裂韧度值测试 | 第93-101页 |
| 3.4.1 半圆盘三点弯曲(SCB)试件及试验方法 | 第93-95页 |
| 3.4.2 实验过程及实验结果 | 第95-98页 |
| 3.4.3 修正的最大切应力(MMTS)理论 | 第98-101页 |
| 3.5 煤体Ⅰ/Ⅱ混合型黏聚裂纹本构方程的适用性验证 | 第101-109页 |
| 3.5.1 不同煤阶煤Ⅰ/Ⅱ混合型单边缺口梁三点弯曲实验 | 第102-104页 |
| 3.5.2 基于黏聚力模型的Ⅰ/Ⅱ混合型单边缺口梁数值模拟 | 第104-108页 |
| 3.5.3 基于线弹性断裂理论的Ⅰ/Ⅱ混合型单边缺口梁数值模拟 | 第108-109页 |
| 3.6 本章小结 | 第109-113页 |
| 第四章 煤体压裂裂纹扩展实验 | 第113-135页 |
| 4.1 实验方法及实验过程 | 第113-118页 |
| 4.1.1 实验装置 | 第113-116页 |
| 4.1.2 煤岩压裂试件制备 | 第116-118页 |
| 4.2 不同煤阶煤水力压裂实验 | 第118-123页 |
| 4.2.1 水力压裂实验过程 | 第118-120页 |
| 4.2.2 水力压裂实验结果 | 第120-123页 |
| 4.3 不同煤阶煤无水压裂实验 | 第123-132页 |
| 4.3.1 无水压裂实验过程 | 第124-126页 |
| 4.3.2 无水压裂实验结果 | 第126-132页 |
| 4.4 本章小结 | 第132-135页 |
| 第五章 基于黏聚力模型煤体压裂裂纹扩展数值模拟 | 第135-159页 |
| 5.1 基于黏聚力模型煤体水力压裂模型的建立 | 第137-141页 |
| 5.1.1 煤体多孔介质骨架变形方程 | 第137-138页 |
| 5.1.2 煤体多孔介质孔隙渗流及裂隙渗流方程 | 第138-140页 |
| 5.1.3 煤体黏聚裂纹本构方程 | 第140-141页 |
| 5.2 基于黏聚力模型不同阶煤体水力压裂数值模拟 | 第141-147页 |
| 5.2.1 不同阶煤体水力压裂数值模型 | 第141-143页 |
| 5.2.2 不同阶煤体水力压裂数值模拟结果 | 第143-147页 |
| 5.3 基于线弹性断裂理论煤体水力压裂数值模拟 | 第147-152页 |
| 5.3.1 基于线弹性断裂理论煤体水力压裂数值模型 | 第149-150页 |
| 5.3.2 水力压裂数值模拟结果 | 第150-152页 |
| 5.4 不同流体压裂煤层多裂纹扩展数值模拟 | 第152-157页 |
| 5.5 本章小结 | 第157-159页 |
| 第六章 结论与展望 | 第159-165页 |
| 6.1 本论文主要完成的工作 | 第159-160页 |
| 6.2 主要研究结论 | 第160-162页 |
| 6.3 不足与展望 | 第162-165页 |
| 参考文献 | 第165-187页 |
| 致谢 | 第187-189页 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及参与项目 | 第189-191页 |
| 博士学位论文独创性说明 | 第191页 |
