宜宾珙县龙马溪组页岩岩石力学性质研究
发布时间：2021-08-11 04:39
为了研究宜宾珙县地区下志留统龙马溪组页岩的力学性质,采集该地区两处露头页岩岩样,用于单轴抗压和抗拉强度试验研究。结果表明:不管是抗压强度还是抗拉强度,D003系列岩样（最大抗压强度范围:24.81～45.56 MPa;最大抗拉强度范围:0.44～4.67 MPa）基本都高于D002系列岩样（最大抗压强度范围:31.82～87.75 MPa;最大抗拉强度范围:3.49～5.45 MPa）。页岩在单轴受压直至破坏的过程中,层理对页岩的破坏模式和破坏载荷有明显影响:页岩层理越发育,破坏载荷就越小,且页岩破裂方向与岩样自身层理方向基本一致。同时,劈裂试验的裂缝断口方向也与页岩本身的层理方向基本吻合。通过对比分析可知,宜宾珙县地区页岩的抗拉强度和单轴抗压强度均具有一定的各向异性,但总体来说,该地区页岩的抗压强度远大于抗拉强度,这表明宜宾珙县地区下志留统龙马溪组页岩在受载时更容易出现拉伸破坏。研究结果可为该地区进行页岩气钻井、压裂改造的设计提供有益参考。
【文章来源】：矿物岩石. 2020,40(02)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
D003系列岩石抗拉强度前后试验对比
根据试验得到的D002和D003系列页岩抗压纵向形变位移量和载荷力值数据,得到页岩力值与位移的关系,页岩在抗压时力值的大小随纵向的形变量之间的关系如图3所示。从表1和图3可以看出,两组岩样的最大抗压范围明显不同,D002系列为24.81～45.56 MPa,D003系列31.82～87.75 MPa,D003系列岩样的最大抗压强度明显高于D002系列岩样的最大抗压强度。究其原因,主要是因为D002系列岩样的层理发育程度比D003系列岩样的更高。另一方面,D002系列岩样50%的纵向形变基本小于D003系列岩样50%的纵向形变,这说明D002系列岩样的空隙度比D003系列岩样的空隙度更大,以至于D002系列岩样的弹性模量也基本大于D003系列岩样的弹性模量。这说明页岩岩样自身层理的发育程度对抗压强度和破裂方式有明显的影响。
从图1和图2可以看出,不管是D002系列岩样还是D003系列岩样都发育有不同程度的层理,其中D002系列岩样比D003系列岩样层理发育程度更高,两组试样的取芯方向与层理面夹角主要在0°～15°范围内。从试验结果可以看出,两组试样在受力方向、直径、高度等其它条件完全相同的情况下,层理对页岩强度有明显影响。D002和D003系列页岩破坏模式充分体现了脆性层状岩体的破坏形态,页岩破裂时,主要沿着平行层理面竖向劈裂,此时层理在页岩受力破坏中起到主导作用,这与姚光华[14]、梁利喜[16]等人的研究结果是一致的。当岩样达到最大载荷后,形成的裂缝与岩样自身层理也有关,即岩样破裂方向与岩样自身层理方向基本一致。岩样层理越发育,岩样达到破裂的时间越短,破坏载荷就越小。这说明单轴压缩破坏模式多为明显的顺层理面的滑移破坏,在水力压裂过程中,压裂液进入到层理面内,极易压开层理面,但难于形成网络裂缝。图2 D003系列页岩单轴抗压试验前后对比
【参考文献】：
期刊论文
[1]黑色页岩动载破坏的层理效应及损伤本构模型研究[J]. 孙清佩,张志镇,李培超,孙自昱,卢德唐,高峰. 岩石力学与工程学报. 2019(07)
[2]富有机质页岩有机质孔隙度研究——以黔西北下志留统五峰—龙马溪组为例[J]. 李博,于炳松,史淼. 矿物岩石. 2019(01)
[3]川南龙马溪组页岩孔隙发育的主控因素[J]. 王同,张克银,熊亮,史洪亮,董晓霞,温真桃. 矿物岩石. 2018(04)
[4]涪陵页岩气田钻井工程技术进展与发展建议[J]. 潘军,刘卫东,张金成. 石油钻探技术. 2018(04)
[5]页岩起裂应力和裂纹损伤应力的试验及理论[J]. 李存宝,谢和平,谢凌志. 煤炭学报. 2017(04)
[6]龙马溪组页岩的力学特性及破坏模式研究[J]. 梁利喜,庄大琳,刘向君,熊健. 地下空间与工程学报. 2017(01)
[7]基于微米压痕实验研究页岩力学特性[J]. 陈平,韩强,马天寿,林东. 石油勘探与开发. 2015(05)
[8]渝东南下志留统龙马溪组层理性页岩力学特性试验研究[J]. 姚光华,陈乔,刘洪,谭彦虎,王莉莎,杜宏宇,朱洪林. 岩石力学与工程学报. 2015(S1)
[9]层状页岩力学特性及其破坏模式研究[J]. 贾长贵,陈军海,郭印同,杨春和,徐敬宾,王磊. 岩土力学. 2013(S2)
[10]页岩力学各向异性及其变形特征的试验研究[J]. 徐敬宾,杨春和,吴文,郭印同,王磊. 矿业研究与开发. 2013(04)
本文编号：3335472
【文章来源】：矿物岩石. 2020,40(02)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
D003系列岩石抗拉强度前后试验对比
根据试验得到的D002和D003系列页岩抗压纵向形变位移量和载荷力值数据,得到页岩力值与位移的关系,页岩在抗压时力值的大小随纵向的形变量之间的关系如图3所示。从表1和图3可以看出,两组岩样的最大抗压范围明显不同,D002系列为24.81～45.56 MPa,D003系列31.82～87.75 MPa,D003系列岩样的最大抗压强度明显高于D002系列岩样的最大抗压强度。究其原因,主要是因为D002系列岩样的层理发育程度比D003系列岩样的更高。另一方面,D002系列岩样50%的纵向形变基本小于D003系列岩样50%的纵向形变,这说明D002系列岩样的空隙度比D003系列岩样的空隙度更大,以至于D002系列岩样的弹性模量也基本大于D003系列岩样的弹性模量。这说明页岩岩样自身层理的发育程度对抗压强度和破裂方式有明显的影响。
从图1和图2可以看出,不管是D002系列岩样还是D003系列岩样都发育有不同程度的层理,其中D002系列岩样比D003系列岩样层理发育程度更高,两组试样的取芯方向与层理面夹角主要在0°～15°范围内。从试验结果可以看出,两组试样在受力方向、直径、高度等其它条件完全相同的情况下,层理对页岩强度有明显影响。D002和D003系列页岩破坏模式充分体现了脆性层状岩体的破坏形态,页岩破裂时,主要沿着平行层理面竖向劈裂,此时层理在页岩受力破坏中起到主导作用,这与姚光华[14]、梁利喜[16]等人的研究结果是一致的。当岩样达到最大载荷后,形成的裂缝与岩样自身层理也有关,即岩样破裂方向与岩样自身层理方向基本一致。岩样层理越发育,岩样达到破裂的时间越短,破坏载荷就越小。这说明单轴压缩破坏模式多为明显的顺层理面的滑移破坏,在水力压裂过程中,压裂液进入到层理面内,极易压开层理面,但难于形成网络裂缝。图2 D003系列页岩单轴抗压试验前后对比
【参考文献】：
期刊论文
[1]黑色页岩动载破坏的层理效应及损伤本构模型研究[J]. 孙清佩,张志镇,李培超,孙自昱,卢德唐,高峰. 岩石力学与工程学报. 2019(07)
[2]富有机质页岩有机质孔隙度研究——以黔西北下志留统五峰—龙马溪组为例[J]. 李博,于炳松,史淼. 矿物岩石. 2019(01)
[3]川南龙马溪组页岩孔隙发育的主控因素[J]. 王同,张克银,熊亮,史洪亮,董晓霞,温真桃. 矿物岩石. 2018(04)
[4]涪陵页岩气田钻井工程技术进展与发展建议[J]. 潘军,刘卫东,张金成. 石油钻探技术. 2018(04)
[5]页岩起裂应力和裂纹损伤应力的试验及理论[J]. 李存宝,谢和平,谢凌志. 煤炭学报. 2017(04)
[6]龙马溪组页岩的力学特性及破坏模式研究[J]. 梁利喜,庄大琳,刘向君,熊健. 地下空间与工程学报. 2017(01)
[7]基于微米压痕实验研究页岩力学特性[J]. 陈平,韩强,马天寿,林东. 石油勘探与开发. 2015(05)
[8]渝东南下志留统龙马溪组层理性页岩力学特性试验研究[J]. 姚光华,陈乔,刘洪,谭彦虎,王莉莎,杜宏宇,朱洪林. 岩石力学与工程学报. 2015(S1)
[9]层状页岩力学特性及其破坏模式研究[J]. 贾长贵,陈军海,郭印同,杨春和,徐敬宾,王磊. 岩土力学. 2013(S2)
[10]页岩力学各向异性及其变形特征的试验研究[J]. 徐敬宾,杨春和,吴文,郭印同,王磊. 矿业研究与开发. 2013(04)
本文编号：3335472
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