不同盐水环境下页岩三轴力学及破坏特性试验研究

摘要

页岩是深部咸水层二氧化碳封存工程的理想盖层岩石,而不同盐水溶液和围压对盖层页岩力学行为有着较大影响,进而也影响深部咸水层二氧化碳封存工程的安全稳定。因此,对不同盐水溶液浸泡后页岩试样开展了常规三轴压缩试验,分析了其力学参数和破坏特性,结果表明,在不同围压下不同盐水溶液浸泡后页岩试样的峰值强度和弹性模量与干燥试样相比均呈现出不同程度的下降趋势,其中5%NaCl溶液浸泡后对页岩力学参数的劣化影响最为明显,其次是5%K2SO4溶液浸泡后。不同溶液浸泡后页岩试样的破坏模式表现出更多的次生裂纹,而且次生裂纹以沿层理方向为主。结合微观试验进一步分析试样破坏特性,发现盐水溶液浸泡后页岩宏观力学特性出现劣化的主要原因是盐水溶液通过层理面侵入页岩内部,溶解和侵蚀了层理面矿物。最后,结合岩石全应力-应变过程中能量演化规律对页岩试样进行了脆性评价,发现盐水溶液浸泡后页岩试样的脆性指标下降明显且对围压敏感。