• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
龙马溪组深部黑色页岩裂纹起裂与损伤阈值的各向异性特征
  • 作者

    王小良 赵毅鑫 姜耀东 刘斌 滕腾

  • 单位

    中国矿业大学(北京) 共伴生能源精准开采北京市重点实验室中国矿业大学(北京) 能源与矿业学院

  • 摘要

    为研究页岩渐进破坏过程中裂纹萌生机理与演化规律的各向异性特征,以丁山—东溪地区丁页1井龙马溪组1 974 m深部黑色页岩为研究对象,开展了单轴压缩试验,基于能量耗散演化机制确定了2个应力阈值(裂纹起裂应力σci与裂纹损伤应力σcd),阐释了裂纹起裂应力与损伤应力各向异性原因,探讨了峰值应力与2个应力阈值相互关系的各向异性特征,分析了2个应力阈值与峰值应力处应变能与弹性应变能转化率的各向异性特征。结果表明:层理角度对裂纹起裂应力影响较小,而对裂纹损伤应力与峰值应力有显著影响。随层理角度增加,σci/σc与σcd/σc整体上先增大后减小,而σci/σcd随层理角度增加没有明显变化规律;σcd/σc可作为岩石破坏预警指标,σcd/σc越大,试样失稳破坏前预警时间越短,层理角度为45°和60°时,试样破坏较为迅速,失效模式为宏观裂缝沿层理弱面滑移。应变能随层理角度增加呈先减小后增大变化规律,层理角度为60°时破坏所需应变能最小,层理角度为0°或90°时破坏所需应变能最大;裂纹起裂应力处弹性应变能转换率对层理角度敏感性较低,而裂纹损伤应力与峰值应力处弹性应变能转换率对层理角度敏感性较高。

  • 关键词

    黑色页岩各向异性能量耗散裂纹起裂阈值裂纹损伤阈值

  • 基金项目(Foundation)
    国家自然科学基金资助项目(51874312,U1910206);中国矿业大学(北京)越崎杰出学者资助项目(2017JCB02)
  • 引用格式
    王小良,赵毅鑫,姜耀东,等.龙马溪组深部黑色页岩裂纹起裂与损伤阈值的各向异性特征[J].煤炭学报,2021,46(S1):231-240.
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