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题名页岩微纳观断裂的原位观测
被引量：9
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作者
崔振东
刘大安
李晓
司凯
韩伟歌
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机构
中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室
中国科学院大学地球科学学院
河南理工大学能源科学与工程学院
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出处
《地下空间与工程学报》
CSCD
北大核心
2017年第1期117-123,共7页
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基金
中国科学院战略性先导科技专项(B类)(XDB10030301)
国家自然科学基金(41202228)
青年"973"项目(2015CB258501)
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文摘
为了准确理解岩石微纳观裂纹起裂、扩展及演化规律,在带有拉伸加载装置的扫描电子显微镜下,对含有预制边缘裂纹的"拱形"页岩试样进行单轴拉伸试验,实时观测预制边缘裂纹尖端部位的微纳观裂纹起裂及扩展过程。在裂纹贯通后,继续原位观测主断裂裂纹边缘次级微纳观分叉裂纹的展布特征。取出样品后,在扫描电子显微镜下观测断口形貌,基于上述显微观测分析了页岩微纳观裂纹扩展的力学过程。研究表明:(1)采用含有预制裂纹的"拱形"试样更易于成功观测到页岩预制裂纹尖端微纳观裂纹的起裂及稳定扩展过程。(2)微纳观裂纹一般从预制裂纹尖端部位萌生、起裂,裂纹的横向伸展与纵向延伸相伴发生,在快速的脆性断裂前,经历短暂的裂纹稳定扩展过程。(3)微纳观次级分叉裂纹一般从主断裂裂纹边缘的天然微裂纹等弱结构面处起裂和扩展,最终在主断裂裂纹边缘区域止裂,或者前缘发生转向并与主断裂裂纹汇合。(4)主断裂面揭露出页岩矿物晶体内部的天然微孔洞和解理面、层片状矿物的层理面以及天然微裂纹,这有利于在微纳观尺度上形成微孔洞和微裂纹网络,为页岩气开采提供有效的微观通道。
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关键词
页岩
微纳观裂纹
预制裂纹
原位观测
扫描电子显微镜
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Keywords
shale
micro-nano crack
arch specimen
precrack
in-situ observation
Scanning Electron microscope
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分类号
P642.3
[天文地球—工程地质学]
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