不同应变速率下泥页岩力学特性试验研究

为了揭示泥页岩在不同应变速率下的力学特征，为页岩气的开采提供科学指导，分别在5×10-4/s、1×10-4/s、1×10-5/s、1×10-6/s四种不同应变速率下对页岩开展单轴压缩力学试验。研究表明，应变速率对页岩的弹性模量、峰值强度、破裂形态等具有显著影响，应变速率从高到低，弹性模量和峰值强度都呈逐渐降低趋势，但下降速度逐渐放缓，两者与应变速率负对数大致呈幂函数关系，而采用平均值拟合时则相关性较高，相对而言，弹性模量的应变率效应更显著；应变速率对破裂形态的影响极为明显，在高应变速率下页岩迅速劈裂为较少的大块，整体构架丧失，随着应变速率降低，破裂过渡为劈裂为主，伴随局部剪切破坏，达到最低应变速率时主要呈劈裂破坏，但同时形成较多横向分布裂纹，即低应变速率下破坏均匀且形成纵横切割试样的网状裂纹，页岩的应变速率在整体上对破裂方式影响最为显著，主要表现为低应变速率下的破坏更均匀、更易形成裂纹网。因此，该特性对于确立页岩力学参数及设计压裂方案具有重要启发作用。