单轴压缩下页岩力学特性的各向异性试验研究

金属矿山 ›› 2015, Vol. 44 ›› Issue (12): 33-37.

单轴压缩下页岩力学特性的各向异性试验研究

张永泽¹，刘俊新^1,2，冒海军²，霍亮³，侯振坤³

1.西南科技大学土木工程与建筑学院，四川绵阳 621010；2.中国科学院武汉岩土力学研究所，湖北武汉 430071；3.重庆大学资源及环境科学学院，重庆 400044

出版日期:2015-12-15 发布日期:2016-03-09
基金资助:
* 国家自然科学基金项目(编号：51234004,41272297)，四川省科技支撑计划项目(编号：2013GZ0071)，四川省国际合作项目（编号：2014HH0007)。

Anisotropic Experimental Study on Mechanical Properties of Shale under Uniaxial Compression

Zhang Yongze¹，Liu Junxin^1,2，Mao Haijun²，Huo Liang³，Hou Zhenkun³

1.School of Civil Engineering and Architecture，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China；2.Institute of Rock and Soil Mechanics，Chinese Academy of Sciences，Wuhan 430071，China；3.College of Resources and Environment Science，Chongqing University，Chongqing 400044，China

Online:2015-12-15 Published:2016-03-09

摘要/Abstract

摘要： 为了研究页岩的物理力学特征及其各向异性，为掌握页岩气开采过程中水力压裂网状裂隙的扩展规律提供技术参数，开展了龙马溪组页岩的电镜扫描和单轴压缩试验，分析了基于不同层理面页岩的微观结构、力学参数、破坏特征等各向异性。结果显示：页岩的各向异性是其固有特征，且该特征决定了页岩的力学性质、破坏模式均表现出各向异性。当取芯方向与层理面夹角θ=0°时，破坏模式为张拉破坏；当θ=22.5°时，为沿着层理面的剪切破坏和平行于轴向方向的张拉破坏；当θ=45°时，为沿着层理面的单一剪切破坏；当θ=67.5°时，为沿着层理和贯穿层理的复杂剪切破坏；当θ=90°时，为贯穿层理面的张拉破坏。页岩的纵波波速、弹性模量、单轴抗压强度以及泊松比也都表现出一定的各向异性。

关键词: 页岩, 层理面, 破坏模式, 力学性能, 各向异性

Abstract: In order to study the physical mechanical characteristics of shale and its anisotropy，and provide technical parameters for hydraulic fracturing process regularity of fissure network，the electron microscope scanning and uniaxial compression tests for Longmaxi formation shale are carried out to analyze its anisotropic property based on the different bedding plane microstructure，mechanical parameters and damage characteristics.The results show that：the anisotropy of shale is its intrinsic property，which determines different mechanical properties of shale and failure mode.When the angle of the coring direction and bedding plane θ=0°，the failure mode shows as tension destruction；θ=22.5°，the failure mode is the shear failure along the bedding plane and the tensile destruction parallel to the axial direction；θ=45°，the failure modes is the single shear failure along the bedding plane；θ=67.5°，the failure mode is the complex shear failure along or through the bedding plane；θ=90°，the failure mode is the tension destruction through the bedding plane.The longitudinal wave velocity，elastic modulus，uniaxial compressive strength and Poisson ratio also show some anisotropy.

Key words: Shale, Bedding plane, Failure mode, Mechanical properties, Anisotropic properties

张永泽, 刘俊新, 冒海军, 霍亮, 侯振坤. 单轴压缩下页岩力学特性的各向异性试验研究[J]. 金属矿山, 2015, 44(12): 33-37.

ZHANG Yong-Ze, LIU Jun-Xin, MAO Hai-Jun, HUO Liang, HOU Zhen-Kun. Anisotropic Experimental Study on Mechanical Properties of Shale under Uniaxial Compression[J]. Metal Mine, 2015, 44(12): 33-37.

[1]	程爱平, 李鑫鹏, 尹　东, 王　平, 郑先伟. 基于RHT 模型的胶结充填体动力学特性数值模拟研究[J]. 金属矿山, 2024, 53(9): 34-.
[2]	张嘉勇, 邱艳兵, 崔　啸, 郭立稳, 郑庆学, 武建国, 关联合. 基于响应面法的采空区充填材料配比优化研究[J]. 金属矿山, 2024, 53(9): 26-.
[3]	杨圣飞, 李海艳, 滕　斌. 铁尾矿—硅锰渣—赤泥协同制备超高性能混凝土力学性能研究[J]. 金属矿山, 2024, 53(8): 259-.
[4]	罗攀登, 赵　兵, 冯禹菲, 张妹珠. 水软化作用下页岩微观结构和力学性质演化特性[J]. 金属矿山, 2024, 53(8): 29-.
[5]	姜凯元, 李元辉, 李坤蒙, 熊志朋, 王佳贺. 不同高度预应力膨胀支柱偏心承载能力研究[J]. 金属矿山, 2024, 53(7): 35-.
[6]	申骏超, 宋光远, 何文雷. 多尺度调控纤维增强水泥基充填膏体流动性与强度试验研究[J]. 金属矿山, 2024, 53(6): 229-.
[7]	蒋　勇, 廖　斌, 王小均, 邓天宇, 蒋　俊. 钢渣复合矿粉对不同养护条件下混凝土性能的影响[J]. 金属矿山, 2024, 53(5): 311-.
[8]	罗　宁, 柴亚博, 牟恭雨, 王一鸣, 王路伽. 深地页岩储层聚能射流侵彻及损伤致裂机理研究[J]. 金属矿山, 2024, 53(5): 179-.
[9]	甘　泽, 杨　曦, 李富平, 甘德清. 含油率影响下油页岩力学性质与破坏断裂特征研究[J]. 金属矿山, 2024, 53(4): 62-.
[10]	晏旭龙, 邬忠虎, 蓝宝锋, 姜海申, 余　俊, 杨先超. 层理倾角与尺寸效应耦合作用下页岩致裂的数值模拟研究[J]. 金属矿山, 2024, 53(2): 137-.
[11]	叶雁飞, 申振伟, 李明阳, 任晓健, 彭健文, 高天赐, 马伟克, 张　浩. 钢渣基低碳胶凝材料的制备及其性能研究[J]. 金属矿山, 2024, 53(12): 307-.
[12]	林荣峰, 付　鹏, 陈　璐, 张耀磊, 杜　帅, 王志鑫. 活性矿物掺合料对膨胀稳定性注浆材料性能的影响[J]. 金属矿山, 2024, 53(12): 301-.
[13]	乔欢欢, 舒　朗. 玄武岩纤维和碳酸钙晶须增强磷建筑石膏性能研究[J]. 金属矿山, 2024, 53(12): 292-.
[14]	杨　曦, 崔久云, 张羽熙. 超细尾矿充填体动力学性质试验研究[J]. 金属矿山, 2024, 53(10): 54-.
[15]	吕欣建, 马强英, 王薪荣, 张哲浩, 路增祥. 不同宽高比矿柱偏心压缩失稳破坏规律研究[J]. 金属矿山, 2024, 53(10): 38-.

扫码分享