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摘要
水力压裂技术广泛应用于煤矿坚硬顶板控制、冲击地压防治和低渗煤层增透等领域，而岩体水力压裂裂缝空间转向规律尚未完全厘清。为探究岩体水力裂缝空间转向扩展特征，采用三维数值模拟手段研究地应力、排量、流体黏度、天然裂缝、缝间诱导应力的影响效应。结果表明：裂缝转向主要发生在最大主应力法平面，随着中间主应力与最小主应力之差增加，裂缝朝中间主应力方向转向，且偏转程度逐渐加剧；提高排量或流体黏度将促使裂缝沿初始方向扩展；水力裂缝穿越天然裂缝呈绕道穿越和直接穿越两种典型模式，天然裂缝仅在局部范围内阻碍水力裂缝扩展，相交后水力裂缝仍沿最大主应力方向继续扩展。多条裂缝同时压裂时，裂缝易受诱导应力的干扰发生空间扭转，中间裂缝偏转程度最为剧烈；多条裂缝分段压裂时流体返排，诱导应力干扰效应显著降低。地应力场主导水力裂缝三维扩展方位，其他因素仅在局部范围内产生次级效应。研究结论可为煤矿井下水力压裂工程提供借鉴。
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单位中国科学院武汉岩土力学研究所; 岩土力学与工程国家重点实验室
