不同断裂模式下层理方向对页岩断裂特性的影响

doi:10.13545/j.cnki.jmse.2023.0454

采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (3): 684-695.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2023.0454

不同断裂模式下层理方向对页岩断裂特性的影响

李勇1,2，胡双杰1,2，陈结1,2，桂辉高1,2，孙传猛3

1. 重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室,重庆 400044;2. 重庆大学资源与安全学院,重庆 400044;
3. 中北大学极限环境光电动态测试技术与仪器全国重点实验室,山西太原 030051

出版日期:2025-05-15 发布日期:2025-05-21
通讯作者: 李勇，E-mail：yong.li@cqu.edu.cn，Tel：18883370816
作者简介:李勇(1985— ),男,四川省射洪市人,博士,副教授,主要从事岩石断裂力学方面的研究。
基金资助:
国家重点研发计划青年科学家项目(2022YFC2905700);重庆市技术创新与应用发展专项重点项目（CSTB2024TIAD-KPX0102）；煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室开放基金项目（2011DA105287-FW202408）；中央高校基本科研业务费项目（2024CDJGF-013）

Study on the influence of bedding direction on shale fracture characteristics under different fracture modes

Online:2025-05-15 Published:2025-05-21

摘要/Abstract

摘要： 脆性岩石断裂失稳一直是岩石力学领域科学研究和工程应用的热点。为研究层理方向对含预制裂纹页岩断裂特性的影响,对不同断裂模式(以预制裂纹角度α表示)和含不同层理倾角(β)的页岩开展半圆盘三点弯曲静态加载破坏试验,揭示了层理方向对试件峰值载荷、断裂特性及临界起裂角的影响规律。结果表明:试件强度、断裂韧度和破坏模式随着断裂模式和层理倾角的改变而表现出差异性,裂纹扩展方向和试件断裂模式受层理倾角影响,当β=0°时,试件裂纹均沿着贯穿层理的方向扩展,随着β的增大,试件裂纹由垂直于层理扩展逐渐偏向沿层理方向扩展;当断裂模式相同时,临界起裂角θ_m随着β的增大而普遍增大,且随着断裂模式的改变,即α由0°变化为54°,β对θ_m的影响程度加剧;最大切应力(MTS)断裂准则可作为试件起裂的判断准则。

关键词: 层理方向, 断裂模式, 三点弯曲试验, 裂纹扩展, 断裂特性

中图分类号:

TU 45

李勇, 胡双杰, 陈结, 桂辉高, 孙传猛. 不同断裂模式下层理方向对页岩断裂特性的影响[J]. 采矿与安全工程学报, 2025, 42(3): 684-695.

[1]	曹安业, 郝琪, 崔玉江, 黄书翔, 彭雨杰, 高振, 高红兵, 李东, 高峰. 高构造应力区顶板深孔爆破裂纹扩展机制与应用研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2025, 42(1): 97-107.
[2]	祁浩, 李德建, 李春晓, 李长祺, . 卸载速率对花岗岩岩爆破坏及能量特征影响的FDEM研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(6): 1254-1266.
[3]	杨帅, 刘泽功, 常帅, 张健玉, 傅师贵, 乔国栋, 张鑫. 地应力作用下聚能爆破煤体损伤特征试验研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(5): 1078-1090.
[4]	郝琪, 曹安业, 王常彬, 郭文豪, 彭雨杰, 宋士康, 冯海龙. 硬厚致灾岩层预裂爆破防冲参数优化及工程实践[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(3): 481-492.
[5]	王浩, 宗琦, 汪海波, 王梦想, 吕闹, 程兵, 王峰. 不同应变率下干燥及饱水凝灰岩拉伸力学性能及裂纹扩展试验研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(2): 420-429.
[6]	郭东明, 李杨, 宋耀, 王雁冰. 水耦合介质定向断裂爆破裂纹动态扩展机理研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(1): 134-141.
[7]	黄旭超. 多煤层压裂裂纹竟争起裂扩展特征分析[J]. 采矿与安全工程学报, 2022, 39(1): 184-191.
[8]	张天军, 景晨, 王喜娜, 郭海龙, 张磊, 潘红宇. 不同加载速率对含孔试样变形特性影响研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2021, 38(4): 847-856.
[9]	尹乾, 靖洪文, 孟波, 刘日成, 吴疆宇, 吴应杰. CNL和CNS边界条件下砂岩宏细观剪切力学特性[J]. 采矿与安全工程学报, 2021, 38(3): 615-624.
[10]	赵洪宝, 刘一洪, 张向阳, 李金雨, 王涛, 程辉, 刘瑞. 双向静载约束条件下动力冲击对煤岩的损伤影响[J]. 采矿与安全工程学报, 2021, 38(1): 130-137.
[11]	王辉，李勇，曹树刚，潘瑞凯，朱健尚，杨红运. 基于巴西劈裂实验的层状页岩断裂特征试验研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(3): 604-612.
[12]	王恩元，冯俊军，孔祥国，刘晓斐，沈荣喜. 坚硬顶板断裂震源模型及应力波远场震动效应[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(4): 787-794.
[13]	徐文彬，万昌兵，田喜春. 温度裂隙对充填体强度耦合效应及裂纹扩展模式[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(3): 612-.
[14]	程立朝，许江，冯丹，刘义鑫. 法向应力对岩石剪切裂纹演化与贯通机理的影响[J]. 采矿与安全工程学报, 2016, 33(4): 741-746.
[15]	郭东明，闫鹏洋，杨仁树，左建平，袁保森，赵伟. 爆破开挖中巷道围岩缺陷扩展的动焦散模型试验研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2015, 32(5): 728-734.

不同断裂模式下层理方向对页岩断裂特性的影响

Study on the influence of bedding direction on shale fracture characteristics under different fracture modes

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