山东大学学报(工学版)

作者：宋怀雷, 邬忠虎, 李利平, 娄义黎, 孙文吉斌, 刘镐, 左宇军

单位：1. 贵州大学土木工程学院, 贵州 贵阳 550025；2. 山东大学齐鲁交通学院, 山东 济南 250002；3. 山东大学岩土与结构工程研究中心, 山东 济南 250061；4. 贵州大学矿业学院, 贵州 贵阳 550025

关键词：页岩,数字图像处理,岩石破裂,声发射能量,微观结构,

基金：国家自然科学基金资助项目(51964007);国家自然科学基金资助项目(51774101);贵州省科研基金立项课题(YJSCXJH〔2020〕087);贵阳市轨道交通2号线一期工程科研课题(D2(I)-FW-YJ-2019-001-WT);贵州省科技计划资助项目([2020]4Y046);贵州省科技计划资助项目([2019]1075);贵州省科技计划资助项目([2018]1107);贵州大学“本科教学工程”建设项目(JG201990);贵州省水利厅科技专项经费资助项目(KT201804)

通过对牛蹄塘组页岩岩芯进行显微薄片观察和岩芯X射线全岩矿物衍射分析, 并进行7组不同方位角下的直接拉伸数值试验。试验结果表明: 方解石脉对页岩抗拉强度各向异性影响显著, 随着方位角α的增大, 抗拉强度逐渐递减, 抗拉强度的方解石脉结构效应系数随方位角α的增大呈曲线型增长趋势, 在α=90°达到最大, 为0.127;不同角度下的页岩试样破坏模式异常复杂, 大致可归纳为以下3类: 树根形(0°、15°)、台阶形(30°、45°、60°)和河流形(75°、90°), 裂缝优先沿方解石脉扩展, 在水力压裂过程中可能会抑制页岩基质内复杂裂缝网的形成; 不同角度的方解石脉下耗散能的释放也有显著的差异, 当α=0°、15°、30°、45°时, 声发射(acoustic emission, AE)能量在前期较小, 接近峰值应力时快速增加直至最大; α=60°、75°、90°时, AE能量在初期较小, 中期开始增加, 接近峰值应力时最大; 累计AE能量随着应变的增大大致呈指数增加, 增长过程由3个阶段构成: 平缓期、加速期和暴增期。研究成果对页岩储层水力裂缝萌生、扩展预测以及提高采收率等具有重要的参考价值。

来源：2021年第5期

《山东大学学报(工学版)》期刊编辑部

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