基于微观尺度的页岩损伤破裂数值试验

作     者：崔恒涛 邬忠虎 娄义黎 左宇军 孙文吉斌 刘镐 CUI Hengtao;WU Zhonghu;LOU Yili;ZUO Yujun;SUN Wenjibin;LIU Hao

作者机构：贵州大学土木工程学院贵州贵阳550025 贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 

出 版 物：《煤田地质与勘探》 (Coal Geology & Exploration)

年 卷 期：2020年第48卷第5期

页      面：137-143页

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：贵州省科学技术基金项目(黔科合基础〔2019〕1075) 贵州省水利厅科技专项经费项目(KT201804) 贵州省研究生创新项目(黔教合YJSCXJH〔2019〕033) 

主　　题：数字图像处理 页岩 微观结构 破裂模式 声发射(AE) 

摘      要：为正确认识下寒武统页岩微观尺度破裂特征及声发射信号演化规律,基于数字图像处理技术对含石英充填的页岩进行非均匀性表征,采用岩石真实破裂分析系统RFPA2D-DIP建立数值模型,模拟页岩在不同围压作用下的破坏过程。试验结果表明:在微观尺度结构下,页岩破裂模式大致可归纳为3种形式,分别为倒V形(0、2 MPa)、V形(6 MPa)和倒Z形(10 MPa)。由于石英矿物颗粒分布不规律且具有非均匀性,导致应力分布对页岩微观结构产生显著差异。单轴时,累计声发射(简称AE)表现为“平缓-线性-平缓-稳定模式;围压为2 MPa时,累计AE表现为“平缓-非线性-激增-平缓-稳定模式;围压为6、10 MPa时,累计AE表现为“平缓-非线性-稳定模式。页岩的破裂模式和微观结构破坏规律为页岩气的压裂开采提供重要的理论指导。