Marcellus 页岩的弹性、强度与断裂特性
地球物理
2019-05-31 v1 材料科学
摘要
页岩是一种细粒沉积岩，是世界许多最重要石油和天然气储层的关键源岩。深入理解页岩的力学性质在各种岩土工程应用（包括油气开采）中至关重要。本工作通过实验研究考察了 Marcellus 页岩的变形性、强度和断裂性质。首先，对不同层理面取向相对于加载方向的 Marcellus 页岩试样进行单轴压缩、直接拉伸和巴西劈裂试验，以测量其静态力学性质及各向异性。此外，还通过地震波速度测量研究 Marcellus 页岩的变形性，以与静态测量进行比较。实验结果表明，横观各向同性模型适用于描述 Marcellus 页岩在纯拉伸和压缩下的弹性行为。然而，这两类实验测得的弹性性质并不完全相同。强度结果表明，劈裂（巴西）强度与直接拉伸强度之间存在差异，二者均随层理面取向和加载方向变化，并与不同的破坏模式相关。最后，对三种不同主缺口取向、尺寸递增的试样进行了一系列三点弯曲试验，以研究材料的断裂性质。发现由测得峰值载荷并基于线弹性断裂力学（LEFM）理论计算的断裂性质存在显著的尺寸效应。然而，利用 Bazant 尺寸效应定律可唯一确定断裂性质，且发现其具有各向异性。
引用
@article{arxiv.1712.02320,
title = {Elastic, strength, and fracture properties of Marcellus shale},
author = {Zhefei Jin and Weixin Li and Congrui Jin and James Hambleton and Congrui Jin and Gianluca Cusatis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1712.02320},
year = {2019}
}