水压致裂的应力扰动评价是动力灾害煤岩层水压致裂的关键科学问题。提出了基于应力增速、应力梯度的水压致裂应力扰动评价方法。采用大尺寸真三轴水压致裂应力扰动物理模型实验,分析了水压致裂应力扰动的大小、特征及其影响因素。水压致裂过程中当泵注排量相同时,同一时间内距离水压裂缝越近,平均孔隙压力增速及孔隙压力梯度越大,孔隙压力增速和孔隙压力梯度按指数规律衰减。相同位置处,泵注排量越大,平均孔隙压力增速和孔隙压力梯度越大。开泵瞬间会产生很高的骨架应力增速,同时在致裂过程中,水压力的大幅度波动也会产生较大的骨架应力增速,且波动幅度越大,产生的骨架应力增速也越大。随着泵注排量的增大,开泵瞬间水压裂缝两侧骨架应力增速峰值也相应增加。泵注排量相同时,越靠近水压裂缝,骨架应力梯度越大,随着距离水压裂缝越远,应力梯度逐渐变小。初步给出了不同工程背景下水压致裂应力扰动效应的控制原则,在工程施工中,应根据具体的工程背景,基于应力扰动的评价,采取相应的针对措施,做到趋利避害。

国家自然科学基金项目（52004269）；中国矿业大学中央基本科研业务费项目（2020QN39）；

1 水力压裂应力扰动物理模型实验
1.1 孔隙压力与骨架应力测量方法及测点布置
1.1.1 测量方法
1.1.2 测点布置
1.2 实验系统及试样制备
1.2.1 实验系统
1.2.2 试样制备
1.3 实验参数设置
1.4 水压裂缝形态
2 水压致裂的应力扰动评价方法
3 水压裂缝扩展过程中的孔隙压力扰动评价
3.1 孔隙压力增速变化规律
3.1.1 水压裂缝尖端前沿
3.1.2 水压裂缝两侧
3.2 孔隙压力梯度变化规律
3.2.1 水压裂缝尖端前沿
3.2.2 水压裂缝两侧
4 水压裂缝扩展过程中的骨架应力扰动评价
4.1 骨架应力增速变化规律
4.2 骨架应力梯度变化规律
5 分析与讨论
6 结论