岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (2): 353-367.doi: 10.16285/j.rsm.2024.0456
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杨柳1, 2,杨铎1, 2,何满潮1, 2
YANG Liu1, 2, YANG Duo1, 2, HE Man-chao1, 2
摘要: 陆相页岩普遍发育黏土质、长英质及方解石质等不同组分的纹层,在水力压裂刺激页岩裂隙网格结构过程中,界面过渡区(interfacial transition zone,简称ITZ)的存在严重地影响了裂纹的扩展方向和形态。然而,目前缺乏针对页岩纹层ITZ分布范围的有效量化方法。针对页岩微观力学参数曲线的离散特征,通过置信椭圆标定ITZ范围内的离散数据,使用线性拟合与置信椭圆交点的投影长度作为定量页岩纹层ITZ的新方法。借助扫描电子显微镜与矿物定量评价系统,获得页岩表面形貌和矿物分布情况,对划痕试验后矿物破坏形式进行分析。基于纳米划痕试验结果,通过断裂韧性确定了不同岩性矿物的分布长度,并将其与扫描电子显微镜识别结果进行对比。结果表明:伊利石等塑性矿物在划痕试验过程中呈现出碎屑在两侧堆积的破坏模式,而钠长石和石英等脆性矿物则呈现出锯齿状的破坏或点状的崩裂。由于ITZ的存在,扫描电子显微镜识别出的塑性矿物分布长度大于断裂韧性曲线的定量结果。摩擦系数法受到表面粗糙度的影响,拟合置信度较低,定量结果偏大。与摩擦系数法相比,断裂韧性法具有更高的数据连续性和拟合置信度,但是考虑因素较为单一。无量纲参数法综合考虑了断裂韧性、硬度、摩擦系数和划痕深度的影响,曲线离散度较低,拟合误差较小。相比于传统单个力学参数的识别手段,基于无量纲参数对ITZ分布范围的量化准确度有较大提升。
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| [2] | 储超群, 包兴佳, 毛明发, 吴顺川, 崔贺佳, . 深地灰岩三轴压缩声发射特征及破坏形式试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2049-2061. |
| [3] | 汪昕, 幸安康, 曾子强, 姜祎, 徐建宇, 王晓南, 刘造保, . 层理铁矿石剪切力学性能试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(4): 1039-1048. |
| [4] | 邓东平, 徐润冬, 彭一航, 文莎莎. 强度空间非均质性与各向异性特征下边坡稳定性极限平衡滑面应力法[J]. 岩土力学, 2025, 46(1): 55-72. |
| [5] | 范浩, 王磊, 罗勇, 朱传奇, . 卸荷损伤砂岩的分级加载三轴蠕变力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 277-288. |
| [6] | 高荡, 彭俊, 王航龙, 王林飞, 彭坤, . 含层理砂岩真三轴条件下力学特性研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 349-358. |
| [7] | 吴九江, 肖琳, 王丽娟, 张祎, . 基于粒子图像测速技术的节状地下连续墙变形特性与破坏模式研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(9): 2707-2718. |
| [8] | 韩勇, 李树忱, 袁超, 冯现大, 王修伟, . 单轴压缩下薄喷裂隙红砂岩力学性质与裂纹扩展特征分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(9): 2583-2594. |
| [9] | 王通, 刘先峰, 袁胜洋, 蒋关鲁, 胡金山, 邵珠杰, 田士军, . 顺倾及反倾层状碎裂结构斜坡地震反应的大型振动台试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 489-501. |
| [10] | 徐文彬, 赵康奇, 张亚伦, 刘成保, 周磊, . 调控层胶结充填体三轴压缩力学性能及破坏特征研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(12): 3658-3667. |
| [11] | 王伟, 张宽, 曹亚军, 陈超, 朱其志, . 层状千枚岩各向异性力学特性与脆性评价研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(4): 975-989. |
| [12] | 许明, 余小越, 赵元平, 胡家驹, 张潇婷, . 顺倾层状碎裂结构岩质边坡地震动力响应及破坏模式分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(2): 362-372. |
| [13] | 林海, 曾一帆, 周创兵, 董平霄, 施建勇, . 褶皱土工膜+针刺钠基膨润土防水毯复合衬里的剪切试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(2): 355-361. |
| [14] | 钟紫蓝, 韩春堂, 李锦强, 赵鑫, 缪惠全. 浅埋管道水平横向作用下砂土极限承载力研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 95-103. |
| [15] | 张箭, 戚瑞宇, 宗晶瑶, 丰土根, . 盾构隧道环向开挖面破坏机制及剪胀效应研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(7): 1833-1844. |
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