高压水射流冲蚀作用下页岩破坏模式与力学机制
Abstract
为揭示高压水射流冲蚀作用下页岩破坏机制, 以四川龙马溪组典型页岩为研究对象, 开展淹没条件下水射流冲蚀破岩试验, 采用扫描电子显微镜和计算机断层扫描(Computed Tomography, CT)图像三维重构技术, 分析岩石宏观破坏过程和微观破坏形貌特征, 并进行了砂岩对比试验. 结果表明, 在相同试验参数条件下, 高压水射流冲蚀页岩破坏模式与砂岩有明显差别, 页岩平均冲蚀速率和最大冲蚀深度均不到砂岩的1/2. 力学机制分析认为, 当高压水射流滞止压力小于页岩抗压强度时, 在初始破碎坑形成阶段以拉伸破坏为主, 出现岩块崩落现象; 在射流成孔阶段, 射流冲击力不断下降, 难以产生拉张破坏或压剪破坏, 此时以射流剥蚀矿物破坏为主. 研究结果可为水射流提高页岩破碎效率提供理论指导.
