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题名单轴荷载下含层理页岩损伤破坏过程及破坏模式研究
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作者
陈美玲
郭红光
董治
孟振江
吴彦成
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机构
长安大学基建处
长安大学运输工程学院
长安大学科学研究院
中建八局西北建设有限公司
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出处
《重庆大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期152-166,共15页
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文摘
低渗透性是制约页岩气开采的主要因素之一,而岩体内裂隙的类型及复杂程度又是制约渗透率的关键因素,因此,加强页岩损伤破坏过程的研究对于提升页岩气开采效率意义重大。文中采用试验与数值模拟相结合的方法,深入研究单轴荷载下含层理页岩的损伤演化、裂纹发育、分形特征以及影响因素等内容。结果表明:试件加载过程中,微裂纹发育整体呈“平稳上升—基本稳定—快速上升”变化趋势;微裂纹发育阶段,0°和90°层理角度下,以拉伸裂纹发育为主,其占比依次为94.7%和96%;30°和60°层理角度下,以剪切裂纹发育为主,占比依次为65%和86.9%。试件宏观破坏裂纹具有明显的分形特征,0°、30°、60°和90°层理角度下,宏观裂纹的分形维数依次为4.25、3.44、2.06和3.60,说明当荷载与层理方向相互垂直时,更易形成复杂裂纹。损伤发育规律受层理的影响,0°和90°层理角度下,损伤集中于基质内发育;30°和60°层理角度下,损伤则集中于层理处发育。此外,损伤受岩石的非均质性和各向异性的影响,随着弹性模量方差的增加,试件的均质性减弱,同等荷载下的损伤范围增强,而随着层理刚度的增加,试件的各向异性减弱,同等荷载下的损伤范围增强。
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关键词
层状页岩
裂纹演化
破坏模式
分形特征
损伤过程
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Keywords
bedded shale
crack evolution
failure mode
fractal characteristics
damage process
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分类号
TE377
[石油与天然气工程—油气田开发工程]
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