页岩单轴压缩应力-应变特征及能量各向异性

• 作者: 侯振坤 张萍 徐峰 杨春和 汪虎 郭印同
• 来源期刊: 岩土力学
• 关键词: 页岩 单轴压缩 各向异性 应力-应变 应变能
• 年，卷（期）: 2018,（6）
• 所属期刊栏目: 基础理论与实验研究
• 页码范围: 2106-2114
• 页数: 9页
• 分类号: P642
• 语种: 中文
• DOI: 10.16285/j.rsm.2016.1824

摘要

层理对页岩力学性质和应变能的积聚和耗散具有重要影响,以不同层理面角度下龙马溪组页岩为研究对象,开展电镜扫描试验和单轴压缩试验,研究起裂、扩容和峰值特征点的应力-应变、弹性模量和泊松比的各向异性特征,分析其页岩变形破坏过程中输入应变能、可释放弹性应变能和耗散应变能的变化规律,揭示输入应变能与层理面角度和抗压强度的关系.结果表明:龙马溪组页岩脆性矿物含量达到72.58％,微观结构各向异性明显;随层理面角度增加,起裂、扩容和峰值特征点的应力和应变都先减少后增大,在θ=30°时均达到一个最低值,总体上呈现两边高、中间低的U型变化规律;随层理面角度增加,起裂、扩容和峰值特征点的输入应变能、可释放弹性应变能和耗散应变能也先减少后增大,在θ=30°时均达到一个最低值;各特征点的应力、应变和应变能各向异性敏感性明显,0°≤θ≤30°和30°≤θ≤60°内各向异性的敏感性大于60°≤θ≤90°;起裂应力和扩容应力均与峰值应力呈线性相关,同时峰值应变能与抗压强度存在相应的二次非线性关系,这为页岩气钻井、储层压裂改造和井壁稳定性预测预警提供了根据和参考.