為了研究宜賓珙縣地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖的力學性質,采集該地區(qū)兩處露頭頁巖巖樣,用于單軸抗壓和抗拉強度試驗研究。結果表明:不管是抗壓強度還是抗拉強度,D003系列巖樣（最大抗壓強度范圍:24.81～45.56 MPa;最大抗拉強度范圍:0.44～4.67 MPa）基本都高于D002系列巖樣（最大抗壓強度范圍:31.82～87.75 MPa;最大抗拉強度范圍:3.49～5.45 MPa）。頁巖在單軸受壓直至破壞的過程中,層理對頁巖的破壞模式和破壞載荷有明顯影響:頁巖層理越發(fā)育,破壞載荷就越小,且頁巖破裂方向與巖樣自身層理方向基本一致。同時,劈裂試驗的裂縫斷口方向也與頁巖本身的層理方向基本吻合。通過對比分析可知,宜賓珙縣地區(qū)頁巖的抗拉強度和單軸抗壓強度均具有一定的各向異性,但總體來說,該地區(qū)頁巖的抗壓強度遠大于抗拉強度,這表明宜賓珙縣地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖在受載時更容易出現(xiàn)拉伸破壞。研究結果可為該地區(qū)進行頁巖氣鉆井、壓裂改造的設計提供有益參考。 

【文章來源】：礦物巖石. 2020,40(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

D003系列巖石抗拉強度前后試驗對比

根據(jù)試驗得到的D002和D003系列頁巖抗壓縱向形變位移量和載荷力值數(shù)據(jù),得到頁巖力值與位移的關系,頁巖在抗壓時力值的大小隨縱向的形變量之間的關系如圖3所示。從表1和圖3可以看出,兩組巖樣的最大抗壓范圍明顯不同,D002系列為24.81～45.56 MPa,D003系列31.82～87.75 MPa,D003系列巖樣的最大抗壓強度明顯高于D002系列巖樣的最大抗壓強度。究其原因,主要是因為D002系列巖樣的層理發(fā)育程度比D003系列巖樣的更高。另一方面,D002系列巖樣50%的縱向形變基本小于D003系列巖樣50%的縱向形變,這說明D002系列巖樣的空隙度比D003系列巖樣的空隙度更大,以至于D002系列巖樣的彈性模量也基本大于D003系列巖樣的彈性模量。這說明頁巖巖樣自身層理的發(fā)育程度對抗壓強度和破裂方式有明顯的影響。

從圖1和圖2可以看出,不管是D002系列巖樣還是D003系列巖樣都發(fā)育有不同程度的層理,其中D002系列巖樣比D003系列巖樣層理發(fā)育程度更高,兩組試樣的取芯方向與層理面夾角主要在0°～15°范圍內(nèi)。從試驗結果可以看出,兩組試樣在受力方向、直徑、高度等其它條件完全相同的情況下,層理對頁巖強度有明顯影響。D002和D003系列頁巖破壞模式充分體現(xiàn)了脆性層狀巖體的破壞形態(tài),頁巖破裂時,主要沿著平行層理面豎向劈裂,此時層理在頁巖受力破壞中起到主導作用,這與姚光華[14]、梁利喜[16]等人的研究結果是一致的。當巖樣達到最大載荷后,形成的裂縫與巖樣自身層理也有關,即巖樣破裂方向與巖樣自身層理方向基本一致。巖樣層理越發(fā)育,巖樣達到破裂的時間越短,破壞載荷就越小。這說明單軸壓縮破壞模式多為明顯的順層理面的滑移破壞,在水力壓裂過程中,壓裂液進入到層理面內(nèi),極易壓開層理面,但難于形成網(wǎng)絡裂縫。圖2 D003系列頁巖單軸抗壓試驗前后對比

【參考文獻】：
期刊論文
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