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题名扫描电镜下页岩微观断裂原位观测与变形表征
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作者
张建勇
崔振东
韩伟歌
李晓
刘大安
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机构
防灾科技学院
河北省地震灾害防御与风险评价重点实验室
中国科学院地质与地球物理研究所
中国科学院地球科学研究院
中国科学院大学
石家庄铁道大学
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出处
《工程地质学报》
CSCD
北大核心
2024年第4期1199-1208,共10页
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基金
中央高校基本科研业务费专项资助项目(资助号:ZY20230219)
中国科学院战略性先导科技专项(B类)(资助号:XDB10030301)
+1 种基金
国家自然科学基金项目(资助号:41972296)
廊坊市科学技术研究与发展计划自筹经费项目(资助号:2023013094)。
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文摘
为定量化获取页岩微观裂纹萌生、连接过程中的变形量,从而揭示页岩微观裂纹的变形、演化规律及破裂机理。本研究探索并对比了基于页岩表面天然斑点、表面光刻处理、表面金属纳米颗粒处理的微观DIC应变表征方法,研究了微观裂纹萌生、扩展中的变形演化过程。得出结论如下:(1)3种表面处理方法均可实现DIC变形表征,利用页岩表面天然斑点较为简单、方便,但无法在高放大倍数下进行变形表征;光刻处理相对廉价,对页岩物理力学性质不产生影响,但最小散斑尺寸为2μm,且光刻胶不随页岩的微小破裂而破裂,易遮挡微观裂纹;表面金属纳米颗粒处理所形成散斑较为精细、散斑尺寸可人为控制,DIC变形表征较为准确,但页岩需经过300℃处理,可能影响页岩物理力学性质。(2)非连续裂纹的萌生、连接是微观裂纹扩展的重要形式,非连续裂纹形成前存在非连续应变集中现象。非连续裂纹具有层级展布特征,这可能是微观裂纹曲折复杂的原因;(3)相互连接的非连续裂纹形成主裂纹,未与主裂纹连接的非连续裂纹由于应力释放而闭合,形成分支裂纹。本研究为页岩微观变形演化表征提供了新的技术手段与研究思路,同时也为微观裂纹扩展规律及非连续裂纹形成演化研究提供了试验证据。
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关键词
页岩
微观裂纹
原位观测
应变表征
非连续裂纹
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Keywords
Shale
Microscopic fracture
In situ observation
Strain characterization
Discontinuous fracture
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分类号
P642.3
[天文地球—工程地质学]
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