页岩抗张力学行为各向异性实验与理论研究

发布时间：2021-12-18 05:17

　　开展彭水龙马溪页岩声波波速、巴西劈裂和声发射监测实验,明确页岩模量、抗张强度、声发射、破坏模式各向异性特征,并基于各向异性抗张强度CPA理论,分析页岩抗张强度及破裂角影响因素及变化规律。研究结果表明:1)随着加载角θ（加载方向与页岩层理面的夹角）增加,纵横波波速逐渐降低,抗张强度逐渐增加,破坏模式出现"简单—复杂—简单"的转变;2)随着微观参数Ω0（表征页岩强度空间分布）的增加,抗张强度逐渐增大,破裂角β_f（破坏面与基准线的夹角）在θ较小时逐渐增大,在θ较大时逐渐减小;3)径向应力对抗张强度及破裂角也有显著影响,随着径向压应力增加,抗张强度增加、β_f逐渐减小,而随着径向拉应力增加,抗张强度降低、β_f逐渐增大;4)随着抗张强度各向异性程度增加,抗张强度与β_f逐渐增大,并且β_f最大值会由较小θ逐渐偏向较大的θ。 

【文章来源】：中南大学学报(自然科学版). 2020,51(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

4 不同Ω0下的抗张强度及破裂角

5 不同径向应力下的抗张强度及破裂角

为了分析强度各向异性对页岩强度和破裂角的影响，保持层理面的抗张强度不变，改变页岩本体抗张强度T90依次为10,12,14,16,18 MPa，计算不同角度下的抗张强度与βf，结果如图16所示。由图16可知：随着页岩强度各向异性的增加，页岩抗张强度逐渐增加；在强度各向异性程度相同的情况下，当θ较小时，抗张强度增加不显著；随着θ增加，抗张强度增加值逐渐增大。强度各向异性对页岩破裂角也有显著影响，随着强度各向异性增加，βf逐渐增大，增长幅度随强度各向异性程度增加逐渐减小；此外，随着抗张强度各向异性增加，βf最大值由较小θ逐渐偏向较大θ。4 结论

【参考文献】：
期刊论文
[1]层状页岩岩石力学特性及其脆性评价[J]. 王洪建,刘大安,黄志全,袁广祥,吕晓春,牛晶蕊,赵子江,石晓闪.  工程地质学报. 2017(06)
[2]基于全应力–应变曲线及起裂应力的岩石脆性特征评价方法[J]. 陈国庆,赵聪,魏涛,王剑超.  岩石力学与工程学报. 2018(01)
[3]Characterization of Organic-Rich Shales for Petroleum Exploration & Exploitation: A Review-Part 3: Applied Geomechanics, Petrophysics and Reservoir Modeling[J]. David A.Wood,Bodhisatwa Hazra.  Journal of Earth Science. 2017(05)
[4]考虑层理影响页岩巴西劈裂及声发射试验研究[J]. 侯鹏,高峰,杨玉贵,张志镇,高亚楠,张向向,张骥.  岩土力学. 2016(06)
[5]黑色页岩巴西劈裂破坏的层理效应研究及能量分析[J]. 侯鹏,高峰,杨玉贵,张志镇,张向向.  岩土工程学报. 2016(05)
[6]页岩各向异性的全光学检测[J]. 吕志清,杨肖,魏建新.  中国科学:物理学 力学 天文学. 2015(08)
[7]页岩各向异性特征的试验研究[J]. 衡帅,杨春和,张保平,郭印同,王磊,魏元龙.  岩土力学. 2015(03)



本文编号：3541709