双重有效应力再认识及其综合作用

摘要

Terzaghi有效应力原理只考虑了土体结构变形,为了适应更一般的情况,李传亮提出了多孔介质的双重有效应力:本体有效应力和结构有效应力.双重有效应力概念简洁易懂,被广泛引用,然而两个有效应力表达式及其导出的孔隙压缩系数和应力敏感理论却与测试结果相矛盾.本文在多孔介质的应力应变分析基础上,推导出了新的双重有效应力表达式,分析其综合作用并得到了总有效应力表达式,与Laughton等实验以及Hall图版对比,论证了其适用性,并给出了应用实例.研究表明:旧双重有效应力表达式与Biot、Bishop早期提出的两个有效应力表达式相同,与Laughton等高压实验结果相矛盾;新双重有效应力首次提出了颗粒形状变形及其对岩石总体积应变的影响,而未能考虑颗粒间变形和颗粒形状变形是旧孔隙压缩系数理论计算值远小于实验测试值的根本原因;新双重有效应力与Skempton有效应力内涵相同,其综合作用得到的总有效应力方程与Skempton有效应力方程一致;新双重有效应力很好地解释了Laughton等经典实验测试结果,其导出的孔隙压缩系数与Hall图版认识一致,从应变机理上论证了岩石孔隙压缩系数与孔隙度负相关、低渗透油藏应力敏感程度更强的实验认识.