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考虑层理影响页岩巴西劈裂及声发射试验研究
  • ISSN号:1000-7598
  • 期刊名称:《岩土力学》
  • 时间:0
  • 分类:TE371[石油与天然气工程—油气田开发工程]
  • 作者机构:[1]中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221116, [2]中国矿业大学力学与建筑工程学院,江苏徐州221116
  • 相关基金:国家重点基础研究发展项目(973计划)(No.2011CB201205); 国家自然科学基金项目(No.51204161;No.51404250); 江苏省自然科学基金项目(No.BK20140189); 中国博士后科学基金资助项目(No.2014M550315;No.2014M550316)
中文摘要:

基于不同层理角度的页岩巴西劈裂试验,利用高速摄像系统和声发射系统,对页岩力学特性、裂纹扩展及声发射特征的层理效应进行了深入研究。结果表明:(1)页岩巴西劈裂破坏过程可以分为压密、弹性和破坏3个阶段;(2)页岩抗拉强度、劈裂模量和应力峰值时变形的各向异性特征明显,层理角度θ=30°时,层理效应最为明显,θ=90°时影响最小;(3)θ=0°和θ=15°时试样的裂纹破坏面基本是沿着层理面,θ=30°时裂纹面交切层理面,与加载基线面重合,θ=45°~90°的各试样的断裂面呈不同程度的偏离加载基线面,为弧面或曲面;(4)θ=30°和θ=45°为破坏机制转化角,其中θ=30°为沿着层理面压致性张拉开裂转化为交切层理面开裂的转化角,θ=45°为交切层理面开裂转化为交切层理面且沿着层理面不同程度的剪切滑移开裂的转化角;(5)声发射活动性和能量释放随层理角度的增加而加强,主要因为受层理角度的影响,其破坏机制不同,这也进一步验证了页岩随层理角度的变化,其破坏机制的各向异性。能率峰值与抗拉强度具有很好的线性关系,表明声发射能率峰值能很好地反映岩石抗拉伸破坏的程度。

英文摘要:

Brazilian tests are conducted on shales with different bedding angles, and a high speed camera and an acoustic emission(AE) system are used to investigate the effect of stratification on shale mechanical properties, crack propagation and AE characteristics. The results indicate that:(1) Brazilian split destruction process can be divided into three stages: compaction stage, elastic stage and destruction stage.(2) The anisotropic characteristics of tensile strength, splitting modulus and deformation at the stress peak point are highly distinct. The most obvious effect of stratification is found at the angle of θ=30°, whereas the smallest effect is found at the angle of θ=90°.(3) For samples with angles of θ=0° and θ=15°, the failure surfaces are normally along the direction of bedding plane. At the angle of θ=30°, the failure surface intersects bedding planes and coincides with the loading baseline surface. In contrast, fracture surfaces deviate from the loading baseline surface with varying degrees and turn out to be curved surface for samples with angles of θ= 45°, 60°, 75° and 90°.(4) θ=30°and θ= 45° are transformation angles of failure mechanisms. At θ= 30°, tension failure occurs along bedding converts to cross-cut bedding plane failure along the loading baseline, while cross-cut bedding plane failure happens along the loading baseline converts to cross-cut bedding planes failure with varying degrees of shear slip at θ=45°.(5) AE activities and energy releases demonstrate obviously with increasing bedding angles caused by the bedding plane, which results in the anisotropy of failure mechanism. Moreover, there exists a good linear relationship between the peak value of AE energy rate and tensile strength, which indicates that the peak value of AE energy rate can reflect the variation of tensile strength well.

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期刊信息
  • 《岩土力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 主编:孔令伟
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:ytlx@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87198484 87199252
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-7598
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1199/O3
  • 邮发代号:38-383
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,美国《工程索引》EI收录期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:56873