【摘要】 页岩裂缝损伤演化对水力压裂处理和工程稳定性至关重要

页岩裂缝损伤演化对水力压裂处理和工程稳定性至关重要。尽管人们对页岩的宏观特征产生了许多影响，但其微观破坏机制尚不清楚。在Y. Wang等人的工作[1]中采用原位X射线计算机断层扫描或微CT扫描对龙马溪页岩进行了压缩实验研究。在不同的加载阶段对样品进行原位扫描，以观察损伤和断裂演变。重点研究了页岩样品的渐进破坏行为以及页岩压裂的物理细观机理。在地形监测下，使用原位X射线显微断层扫描（µCT）对黑色页岩进行了单轴压缩试验。通过在整个测试过程中对六个关键点进行CT扫描，获得了一系列高分辨率重建图像，以获得页岩样品的内部结构。从应力-应变曲线中选择五个加载阶段进行CT扫描。使用CT值和图像分割的细观损伤识别的两种方法来研究破裂演化。此外，还确定了用于页岩裂缝损伤演化的CT值。清晰的2D/3D CT图像，CT值分析和图像分割分析表明，样品经历了压缩、损伤、开裂、裂纹扩展和坍塌阶段。通过渲染的CT图像可视化页岩样品中的裂缝几何形状和分布，并从裂缝玫瑰图中观察到拉伸和剪切组合破坏模式。这项工作采用原位X射线微CT实验研究了黑色页岩样品的细观结构变化和裂纹损伤演化。结果表明，裂缝的形成和扩展受到层状结构和层间弱胶结介质的影响。本文详细研究了页岩压裂的物理细观机理。

 

[1] Wang, Y., Hou, Z.Q. & Hu, Y.Z. In situ X-ray micro-CT for investigation of damage evolution in black shale under uniaxial compression. Environ Earth Sci 77, 717 (2018).

 

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