金属矿山

作者：晏旭龙,邬忠虎,蓝宝锋,姜海申,余俊,杨先超

单位：1. 贵州大学土木工程学院,贵州 贵阳 550025;2. 贵州能源产业研究院有限公司,贵州 贵阳 550025

关键词：页岩,尺寸效应,层理倾角,力学特性,破坏特征,

基金：国家自然科学基金项目(编号:52104080);贵州省优秀青年科技人才计划项目(编号:黔科合平台人才-YQK[2023]012);贵州省科技支撑计划项目(编号:2021-401);贵州省科技厅重大专项(编号:黔科合战略找矿[2022]ZD005)。

研究同种材料页岩不同尺寸及不同层理倾角下对其力学特性和破坏特征的影响,为黔北地区凤冈三区下寒武纪统褐色页岩在水力压裂下页岩气开采提供重要理论指导。基于RFPA2D-Flow 软件构建页岩模型,控制围压为10 MPa,水压为8 MPa,石英含量固定为40%。设置4 组高宽比为1、2、3、4,每组高宽比设置不同层理倾角为0°、30°、60°、90°。共计实验组数为16 组,分析了层理倾角与尺寸效应对页岩应力—应变曲线特征、峰值强度、变形特征、和破坏特征的影响。研究表明:页岩基质的弹性模量与峰值强度皆具有尺寸效应,页岩的弹性模量与峰值强度受层理倾角影响显著,均表现出明显的各向异性。同高宽比作用下,随着层理倾角的增加,抗压强度呈“V”型曲线。基于不同层理倾角和高宽比试件的裂纹分布,可将破坏模式分为3 种,即Ⅰ型、多折线型、火焰型破坏,所有模型以Ⅰ型破坏模式居多。高宽比为1、3 和4 时主要发生拉伸破坏,伴随少量剪切破坏,表明试件抗压不抗拉的特点,高宽比为2时,拉伸破坏与剪切破坏均衡,表明试件既不抗压也不抗拉的特点。

来源：2024年第2期

《金属矿山》期刊编辑部

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