您所在的位置: 首页 协作站综合资讯 详情

“钱七虎奖”获得者--张晓平

发布时间： 2021-12-07

1. 主要科技发现包括以下几个方面：

(1) 揭示了预制裂纹周围形成初始张拉裂纹和次生裂纹的应力演化机制；揭示了初始张拉裂纹和次生裂纹参与裂纹贯通，对贯通路径和贯通类型的影响机制；对裂纹贯通进行了精细描述和类型划分。

(2) 首次揭示脆性岩石宏观剪切带中微张拉裂纹的反演矩张量是以剪切性质为主，解释了由大量微张拉裂纹形成宏观剪切带所表现出整体剪切性质的内在机理。

(3) 揭示了颗粒元方法在模拟岩石裂隙扩展领域的独特优势，如微细观裂纹的萌生、聚集形成宏观裂隙的过程模拟；预制裂纹间形成的微张拉裂纹段随着荷载的继续增加，逐渐转化为宏观剪切带的过程模拟等。展示了颗粒元模拟裂纹演化过程，进行裂纹扩展机制分析的巨大潜力。

(4) 将试验获得的新生裂纹的起裂应力、起裂位置和扩展方向用于计算模型的参数校核，弥补了前人采用完整岩石试样进行强度(拉、压)、弹性模量、泊松比等拟合的不足，提高了计算模型的可靠性。

(5) 为了克服目前离散单元法不能有效模拟岩石加载曲线的压密段，提出了一种新的模拟模型：即通过在离散颗粒模型内预生成随机微裂隙，并通过设置概念接触模型使得微裂隙张开，从而有效模拟了加载初期微裂隙由于外荷载的增加而逐渐被压密这一过程。

(6) 提出采用柔性颗粒边界直接生成巴西圆盘，能有效降低巴西劈裂试样的各向异性。

(7) 研究提出了合理的裂纹长度与试样宽度比值(<0.33)，能避免这一弯曲效应的影响。发现试样颗粒大小除了影响破裂过程裂纹分辨率，还对裂纹起裂应力有显著影响。

(8) 通过加载应力应变曲线和裂纹扩展过程精细分析，结合能量守恒分析和加载盘应力摄动监测分析，给出静态/准静态模拟加载的应变速率上限为 1.1 × 10−8每时步。被后续研究者广泛采用。

(9) 揭示了当最大主应力方向与层理面、充填节理成一定夹角 (如 30°) 条件下，产生的遍布裂缝网络范围最大。研究表明在水力压裂裂缝接近层理面、充填节理时，增大孔口压力有助于裂缝从层理面、充填节理处分岔形成复杂网络，形成大量页岩气运移通道，实现更好的压裂采气效果。上述成果为进一步精细化多级体积压裂提供了基础。

(10) 揭示了复合地层下层面岩石变软，双刀之间裂纹扩展贯通形成的岩块变薄；刀具最大受力主要受上层(即与刀具接触层)岩石软硬程度影响，受下层面岩石影响不大；随着复合地层界面与掘进方向的夹角的增大，双刀产生裂纹越来越不对称，双刀受力也差异显著，影响破岩效率并容易造成刀具的非正常磨损。