富有机质页岩各向异性力学特性试验研究

贾利春 孙本法 连太炜

JIA Li-Chun SUN Ben-Fa LIAN Tai-Wei

为了研究层状页岩各向异性力学特性为工程应用提供依据，开展了页岩巴西劈裂试验和单轴、三轴压缩试验。研究结果表明，随着层理角度增加，层状页岩纵横波速均逐渐降低；页岩抗拉强度随着层理角度增加先降低后升高呈现出Ｕ型变化规律；θ＝０°和θ＝９０°时页岩圆盘以直线形裂缝破坏为主，θ＝４５°时以曲线形裂缝为主；单轴压缩时应力－应变曲线为Ⅱ类曲线；θ＝０°时为沿层理的拉伸劈裂破坏，θ＝４５°时以剪切滑移破坏为主，θ＝９０°时主要为剪切破坏；同一围压下随着层理角度升高，弹性模量仍逐渐降低，抗压强度仍呈现Ｕ型变化规律，泊松比变化较为离散；θ＝０°时为共轭剪切破坏，θ＝４５°时主要为剪切滑移破坏，θ＝９０°时为贯穿层理的宏观剪切破裂面；弹性模量、泊松比各向异性指数随着围压增加呈升高趋势，抗压强度各向异性指数随着围压升高而降低。通过试验得到页岩５个独立弹性参数可为深入分析页岩地层的井壁稳定性、地应力及水力压裂等提供技术参考。