被动围压下层理角度对页岩动态强度及耗能的影响

杨国梁，毕京九，张志飞，李旭光，刘杰，洪培轩

中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京 100083

我国页岩气储量丰富，开采潜力巨大[1]。页岩气作为清洁能源的一种，成为资源开发一个新方向，对页岩气的开发不仅符合我国能源清洁化的发展方向，更是保障我国能源安全的重要手段。页岩气赋存深度大，开采依赖于页岩气储层改造工艺技术，而储层改造技术的研究需要对页岩的力学性质深入探究[2]。

在页岩储层的动力压裂过程中，静态试验的结果已不再适用，需要研究页岩的动力学特征。动载下页岩力学性质复杂，使用分离式霍普金森压杆(SHPB)是一种有效手段[3～7]。平琦等[8]使用被动围压装置进行了岩石材料的SHPB试验，与无围压条件下SHPB试验结果不同，在被动围压条件下，岩石材料的延性和抗破坏能力均得到增强。李祥龙等[9]试验得出，在被动围压下混凝土材料的延性和抗破坏能力得到加强，与静力学试验结果相比具有显著的增强效应。可见，围压的作用可以显著提高试件强度和变形能力。

层理弱面的位置影响层状岩体的强度和变形破坏特征，是造成层状岩体破坏的薄弱环节[10-15]。页岩的层理角度对其强度特征和能量耗散具有显著影响，研究页岩在不同层理角度下的强度特征和能量耗散规律，有助于提高页岩气储层压裂效率和压裂效果。

本文以四川长宁地区龙马溪组页岩为研究对象，通过使用直径50 mm的SHPB装置和被动围压套筒对不同层理角度页岩试件的动态压缩性能进行试验研究，分析其在围压下的动态力学性能。……