高 陽 郭 鵬 李 曉 李映艷 徐東升 鄒正銀 覃建華 石國新 李守定

(①中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，克拉瑪依 834000，中國)

(②中國石油新疆油田分公司，克拉瑪依 834000，中國)

(③中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所，中國科學院頁巖氣與地球工程重點實驗室，北京 100029，中國)

0 引 言

四川盆地是我國主要的非常規(guī)油氣產(chǎn)區(qū)之一，儲層壓裂改造是實現(xiàn)油氣商業(yè)化開發(fā)的重要技術(shù)。然而，由于大規(guī)模注水壓裂，儲層應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變誘發(fā)地震問題得到廣泛關(guān)注(Hu et al.，2018；Yang et al.，2021)。此外，深井廢水回注、CO2地質(zhì)封存同樣面臨誘發(fā)地震的風險(Lei et al.，2019；Tan et al.，2020)。如何通過微震監(jiān)測結(jié)果對儲層狀態(tài)進行預(yù)測，避免儲層產(chǎn)生高能級微震和蓋層發(fā)生破壞，已成為當前重要的研究課題。室內(nèi)巖石破裂與地震活動具有一定相似性，研究應(yīng)力作用下不同類型儲層巖石變形破裂過程與聲發(fā)射活動規(guī)律是揭示巖石破裂演化的重要手段(汪虎等，2016；王偉超等，2016；Yang et al.，2020a；Zuo et al.，2020)。頁巖、致密砂巖和白云巖是典型的非常規(guī)油氣儲層巖石，受巖石結(jié)構(gòu)影響，不同類型巖石的力學特性和破裂形態(tài)存在明顯差異(鄧華鋒等，2018；劉漢香等，2020；孟令超等，2020)。頁巖層理發(fā)育，力學強度呈現(xiàn)各向異性特征，國內(nèi)外學者針對不同層理角度巖體的力學特性開展了大量研究(胡政等，2015；Chandler et al.，2016；郭松峰等，2016；汪虎等，2016；蒲超等，2017；Yang et al.，2020a；Zuo et al.，2020)。汪虎等(2016)對不同層理角度頁巖力學特性、強度規(guī)律和破壞特征進行分析，認為頁巖在單軸壓縮條件下主要發(fā)生脆性破壞，破裂形式為劈裂破壞和局部剪切破壞，層理是造成頁巖強度各向異性和破裂差異的重要因素。Chandler et al.(2016)測量了麥肯頁巖的斷裂韌性，結(jié)果表明層理角度顯著影響抗拉強度，當裂縫垂直于層理擴展時抗拉強度值較高，裂縫平行于層理擴展時得到的抗拉強度較低。Zuo et al.(2020)采用頁巖三點彎試驗來分析層理對裂縫擴展的影響，結(jié)果表明當裂縫擴展方向與層理夾角由0°增大到90°，斷裂韌度、能量和裂縫路徑復(fù)雜度明顯增大。Yang et al.(2020a)開展了頁巖巖芯三軸壓縮試驗，指出層理角度和圍壓對頁巖力學特性、破裂模式和脆性具有重要影響。張文等(2021)研究了溫度對頁巖三軸壓縮力學特性的影響規(guī)律，認為當溫度低于150℃時，強度劣化主要和黏聚力降低有關(guān)，當溫度超過150℃時，頁巖的內(nèi)摩擦角會降低。上述研究表明，頁巖層理是影響強度和裂縫形態(tài)的關(guān)鍵因素，隨著層理角度變化，頁巖變形破裂過程呈現(xiàn)顯著差異。

與頁巖相比，砂巖和白云巖孔隙度相對較高，層理欠發(fā)育，三軸壓縮變形和破壞呈現(xiàn)不同特征。Roshan et al.(2018)分析了砂巖微觀結(jié)構(gòu)對力學特性的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)砂巖的抗壓強度、彈性模量和泊松比受孔隙度和黏土礦物共同影響。Yang et al.(2020b)對砂巖壓縮破裂過程聲發(fā)射、力學特性和裂縫形態(tài)進行研究，發(fā)現(xiàn)圍壓對砂巖應(yīng)力-應(yīng)變曲線和裂縫擴展特征具有明顯影響，圍壓較小時，裂縫以張拉裂縫為主，圍壓較高時形成一條剪切主裂縫。聲發(fā)射計數(shù)結(jié)果表明，砂巖在三軸壓縮破裂前不明顯，聲發(fā)射活動主要集中在破裂瞬間。鄧華鋒等(2018)開展各向異性砂巖力學特性和破壞模式研究，發(fā)現(xiàn)隨著圍壓升高，砂巖的屈服階段逐漸明顯，塑性變形增大，脆性破壞特征減弱，裂縫形態(tài)由拉張裂縫向剪切裂縫轉(zhuǎn)變。劉運思等(2019)采用聲發(fā)射技術(shù)研究了不同層理角度砂巖的單軸壓縮和巴西劈裂力學特性和破裂規(guī)律，發(fā)現(xiàn)隨著層理角度增大，砂巖單軸抗壓強度呈現(xiàn)典型的U型特征，抗拉強度呈增大趨勢。當層理角度為30°、45°和60°時，壓縮過程中，裂縫主要沿著層理發(fā)生剪切破壞，峰值應(yīng)力越高，聲發(fā)射能量越大。劉漢香等(2020)研究了白云巖單軸壓縮條件下力學特性和破裂演化聲發(fā)射活動規(guī)律，發(fā)現(xiàn)白云巖變形破裂過程可分為5個階段，聲發(fā)射活動與白云巖變形破裂較為一致，在加載中后期裂縫非穩(wěn)定擴展階段，聲發(fā)射振鈴計數(shù)和能量明顯增加，在應(yīng)力屈服點附近聲發(fā)射活動出現(xiàn)顯著變化，可作為白云巖破壞前兆信息。Liu et al.(2021)研究了循環(huán)荷載作用下白云巖變形破裂規(guī)律，認為循環(huán)荷載會明顯降低白云巖強度，通過對應(yīng)力-應(yīng)變曲線滯回環(huán)、累積殘余應(yīng)變、動彈性模量等參數(shù)進行分析，揭示了白云巖在不同水平循環(huán)應(yīng)力作用下變形規(guī)律，發(fā)現(xiàn)當軸向應(yīng)力達到單軸抗壓強度的60%時，殘余應(yīng)變會迅速增加，產(chǎn)生不可恢復(fù)的微破裂，循環(huán)加卸載形成的主裂縫斷面比單調(diào)加載更為粗糙。

上述學者針對頁巖、砂巖和白云巖力學特性和破裂特征進行深入分析，明確了巖石結(jié)構(gòu)對強度和變形的影響規(guī)律，而對于不同類型儲層巖石裂縫起裂、擴展、貫穿破壞與聲發(fā)射活動規(guī)律的對比研究相對較少。頁巖是四川盆地典型的烴源巖，同時也是封蓋層，致密砂巖和白云巖是重要的油氣儲層，研究這3種典型儲層巖石的力學特性和變形破裂聲發(fā)射活動對于四川盆地非常規(guī)油氣開采具有重要意義。儲層巖石脆性破壞容易誘發(fā)微震活動，因此，本文選取頁巖、致密砂巖和白云巖3種典型儲層巖石，開展不同類型儲層巖石試樣三軸壓縮聲發(fā)射試驗，分析層理結(jié)構(gòu)對巖石變形、破裂和聲發(fā)射特征的影響規(guī)律，對比不同類型儲層巖石變形破壞過程中聲發(fā)射事件空間演化規(guī)律。研究結(jié)果有助于深化不同類型儲層巖石的變形破裂與聲發(fā)射活動規(guī)律的認識，可為四川盆地非常規(guī)油氣開采和CO2地質(zhì)封存提供一定的科學依據(jù)。

1 試驗方法

1.1 樣品制備

選取四川盆地東北部龍馬溪組頁巖、須家河組致密砂巖和長興組白云巖3類典型儲層巖石，將新鮮露頭巖塊加工成直徑50mm，長度為100mm圓柱試樣，開展三軸壓縮力學特性試驗。頁巖、致密砂巖和白云巖樣品原始照片如圖1所示，其中：層理水平時定義為層理角度為0°，層理豎直時定義為層理角度為90°。頁巖層理角度分別為0°、30°、60°、90°，致密砂巖和白云巖層理角度為0°。試樣尺寸及端面平整度符合《工程巖體試驗方法標準》(GB/T 50266—2013)(中華人民共和國國家標準編寫組，2013)的相關(guān)要求。

1.2 試驗方法

采用中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所研發(fā)的常規(guī)巖石力學試驗系統(tǒng)開展3種巖性試樣三軸壓縮聲發(fā)射試驗，巖石力學試驗機、聲發(fā)射監(jiān)測儀和探頭布置如圖2所示。

對不同加載階段巖石試樣應(yīng)力-應(yīng)變曲線和聲發(fā)射能量、幅值和事件空間演化特征進行分析。采用450KeV工業(yè)CT對壓裂后試樣進行掃描，將斷層圖像導入VGStudioMax軟件進行三維重構(gòu)，獲取裂縫空間幾何形態(tài)，與聲發(fā)射定位結(jié)果進行對比驗證。具體方案如下：首先研究不同巖性試樣變形破裂和力學特性的影響規(guī)律，對應(yīng)力-應(yīng)變曲線進行分段，分析不同階段聲發(fā)射活動特征；然后對比不同巖性試樣三維裂縫形態(tài)，分析巖性對裂縫空間擴展的影響規(guī)律；最后對壓縮破裂過程的聲發(fā)射活動規(guī)律進行分析，對比不同受壓階段聲發(fā)射能量、幅值和事件演化特征。試驗方案及結(jié)果如表1所示。

表1 試驗方案及結(jié)果Table 1 Experimental scheme and results

2 不同巖性試樣強度與變形特征

2.1 頁巖三軸壓縮強度與變形特征

由表1可知，頁巖單軸抗壓強度、彈性模量及泊松比均呈現(xiàn)顯著的各向異性特征，層理角度為60°時抗壓強度最低，層理角度為90°時抗壓強度最高。為研究頁巖受壓變形破壞特性，選擇圍壓為25MPa時不同層理角度頁巖應(yīng)力-應(yīng)變曲線、聲發(fā)射撞擊幅值和能量進行分析。如圖3所示，將頁巖三軸壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線分為5個階段：壓密階段(OA)，彈性階段(AB)，微裂縫穩(wěn)定擴展階段(BC)，裂縫非穩(wěn)定擴展階段(CD)和峰后階段(DE)。其中：B點為起裂應(yīng)力點，C點為擴容應(yīng)力點，D點為峰值應(yīng)力點。

對于層理角度為0°的頁巖試樣(圖3a)，彈性階段沒有明顯的聲發(fā)射活動。當軸向應(yīng)力達到149.2MPa，微裂縫起裂，此階段(BC)聲發(fā)射幅值和能量較彈性階段略有增加，占總數(shù)值比例分別為9.0%、0.8%。當軸向應(yīng)力達到217.0MPa時，試樣產(chǎn)生擴容，裂縫開始非穩(wěn)定擴展，此階段(CD)聲發(fā)射幅值和能量有明顯的增加，占總數(shù)值比例分別為41.7%、40.0%。當軸向應(yīng)力達到222.9MPa時，頁巖試樣加載進入峰后階段，此時試樣仍能保持一定的應(yīng)力平衡。在軸向應(yīng)力由峰值下降至180.2MPa過程中，聲發(fā)射幅值增長幅度較大，占總數(shù)值比例為82.4%，能量增長幅度較小，占總數(shù)值比例為48.1%，此后試樣發(fā)生破壞。微裂縫起裂應(yīng)力和擴容應(yīng)力與峰值應(yīng)力比值分別為0.69、0.97。

對于層理角度為30°頁巖試樣(圖3b)，彈性階段聲發(fā)射幅值有小幅度增長，能量不明顯，可能與試樣端面摩擦有關(guān)。當軸向應(yīng)力達到138MPa時，進入微裂紋穩(wěn)定擴展階段，此階段聲發(fā)射活動有所增加，幅值和能量占總數(shù)值比例15.4%、0.9%。當軸向應(yīng)力達到200.1MPa時，進入裂縫非穩(wěn)定擴展階段，聲發(fā)射活動進一步增強，此階段幅值和能量占總數(shù)值比例分別45.0%、47.4%。當軸向應(yīng)力達到209.3MPa時，進入峰后階段，聲發(fā)射幅值和能量迅速增大，試樣發(fā)生破壞。微裂縫起裂應(yīng)力和擴容應(yīng)力與峰值應(yīng)力之比分別為0.66、0.96。

當層理角度為60°時，頁巖試樣三軸壓縮強度明顯降低，峰值應(yīng)力僅為133.7MPa(圖3c)。加載初期，試樣處于壓密和彈性變形階段，聲發(fā)射幅值和能量較小。當軸向應(yīng)力達到102.5MPa時，進入微裂縫穩(wěn)定擴展階段，此階段聲發(fā)射幅值平緩增長，占總數(shù)值比例為10.7%，能量不明顯。當軸向應(yīng)力達到129.5MPa時，進入裂縫非穩(wěn)定擴展階段，聲發(fā)射能量和幅值加速增長，占總數(shù)值比例達到61.4%、51.8%。進入峰后階段后，當軸向應(yīng)力逐漸降低至105.3MPa時，聲發(fā)射活動達到峰值，此后不再顯著。微裂縫起裂應(yīng)力和擴容應(yīng)力與峰值應(yīng)力之比分別為0.76、0.97。

對于層理角度為90°的頁巖試樣(圖3d)，三軸壓縮呈現(xiàn)明顯的脆性破壞特征。在壓密階段和彈性變形階段，聲發(fā)射幅值和能量較低。當軸向應(yīng)力達到180.3MPa時，頁巖加載開始進入微裂縫穩(wěn)定擴展階段，聲發(fā)射幅值平緩增長，占總數(shù)值比例為8.4%，能量不明顯。當軸向應(yīng)力達到279.2MPa時，頁巖試樣發(fā)生擴容，聲發(fā)射幅值和能量有所增大，占總數(shù)值比例分別為35.4%、16.2%，表明裂縫迅速擴展。當軸向應(yīng)力達到297.2MPa時，頁巖試樣發(fā)生破壞，應(yīng)力迅速降低，伴隨著大量的聲發(fā)射活動。微裂縫起裂應(yīng)力、擴容應(yīng)力與峰值應(yīng)力之比分別為0.61、0.94。

2.2 致密砂巖三軸壓縮強度與變形特征

對于致密砂巖試樣，在壓密階段和彈性變形階段，聲發(fā)射幅值和能量較頁巖試樣相對偏高，如圖4所示。當軸向應(yīng)力達到166.5MPa時，砂巖加載開始進入微裂縫穩(wěn)定擴展階段，聲發(fā)射幅值增長輕微加快，占總數(shù)值比例為17.6%，能量無明顯變化。當軸向應(yīng)力達到210.3MPa時，砂巖試樣發(fā)生擴容，聲發(fā)射幅值增長顯著，能量變化不明顯，占總數(shù)值比例分別為37.8%、51.2%，表明裂縫迅速擴展。當軸向應(yīng)力達到269.7MPa時，砂巖試樣發(fā)生破壞，應(yīng)力平緩降低，表現(xiàn)出較好的塑性特征，聲發(fā)射活動較少，聲發(fā)射幅值和能量持續(xù)增長。進入峰后階段后，當軸向應(yīng)力逐漸降低至252.7MPa時，聲發(fā)射活動達到峰值，此后不再顯著。微裂縫起裂應(yīng)力、擴容應(yīng)力與峰值應(yīng)力之比分別為0.62、0.78。

2.3 白云巖三軸壓縮強度與變形特征

對于白云巖試樣，在壓密階段和彈性變形階段，聲發(fā)射幅值和能量較低且無明顯增長，如圖5所示。當軸向應(yīng)力達到250.3MPa時，白云巖加載開始進入微裂縫穩(wěn)定擴展階段，聲發(fā)射幅值和能量輕微增長，占總數(shù)值比例分別為1.28%、0.91%。當軸向應(yīng)力達到280.1MPa時，白云巖試樣發(fā)生擴容，聲發(fā)射幅值和能量增長輕微加快，占總數(shù)值比例分別為5.67%、2.36%，表明裂縫擴展緩慢。當軸向應(yīng)力達到354.4MPa時，白云巖試樣發(fā)生破壞，應(yīng)力迅速降低，伴隨著聲發(fā)射幅值和能量急劇增長。進入峰后階段后，當軸向應(yīng)力逐漸降低至175MPa時，聲發(fā)射活動達到峰值，此后不再顯著。微裂縫起裂應(yīng)力、擴容應(yīng)力與峰值應(yīng)力之比分別為0.71、0.80。

綜上所述，3種不同類型儲層巖石的壓縮強度及變形特征表明，頁巖的變形破壞呈現(xiàn)出典型的脆性特征，力學各向異性顯著，擴容應(yīng)力與峰值應(yīng)力比約為0.94～0.97。致密砂巖呈現(xiàn)出典型的塑性破壞特征，擴容應(yīng)力與峰值應(yīng)力比約為0.78。白云巖的脆性及塑性特征介于頁巖和砂巖之間，擴容應(yīng)力與峰值應(yīng)力比約為0.80。

3 不同類型儲層巖石破裂特征分析

試驗后對不同巖性試樣表面裂縫進行素描，采用中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所研發(fā)的450KeV工業(yè)CT對破裂后試樣進行掃描，重構(gòu)和提取了空間裂縫形態(tài)如圖6所示。

對于頁巖試樣，當層理角度為0°時，試樣壓縮破裂呈現(xiàn)復(fù)雜特征，試樣表面可觀測到大量羽狀裂縫，下部有層理裂縫形成，表明剪切破壞是主導作用，在試樣中上部形成兩條較長的陡傾裂縫，表現(xiàn)出明顯的拉張破裂特征。三維裂縫重構(gòu)結(jié)果表明圓柱頁巖試樣內(nèi)部形成一條傾角約為60°的主裂縫，一條豎向裂縫和兩條層理裂縫，試樣下部靠近邊界處較為破碎，破裂類型為剪切-拉張復(fù)合型。當層理角度為30°時，試樣壓縮破裂形成斜向主裂縫，表現(xiàn)出明顯的剪切破壞特征。當層理角度為60°時，試樣壓縮破裂特征較為單一，主要沿層理發(fā)生剪切破壞。當層理角度為90°時，試樣主要沿層理破壞形成陡傾裂縫，裂縫擴展過程中在試樣中上部、中下部有輕微偏轉(zhuǎn)，表現(xiàn)出明顯的拉張破裂特征。對于致密砂巖試樣，只在試樣中上部形成單一斜向裂縫，表現(xiàn)出明顯的剪切破壞特征。對于白云巖試樣，試樣壓縮破裂特征較頁巖簡單而較砂巖復(fù)雜，試樣兩側(cè)形成兩條剪切裂縫，主裂縫自試樣左上端向右下端延伸，次級裂縫自試樣中下部向右上部邊緣延伸，裂縫傾角約為60°，同樣表現(xiàn)出明顯的剪切破壞特征。

綜上所述，由不同類型儲層巖石三軸壓縮破壞特征可見，致密砂巖和白云巖試樣壓縮破裂特征較簡單，試樣主要發(fā)生剪切破壞，主裂縫斜向擴展并貫穿試樣。相比之下，不同層理角度頁巖試樣壓縮破裂特征呈現(xiàn)顯著差異：層理角度為0°時，試樣破裂形態(tài)復(fù)雜，微裂縫數(shù)量較多，表現(xiàn)出拉張-剪切復(fù)合破壞特征；層理角度為30°和60°時，試樣主要發(fā)生剪切破壞，微裂縫數(shù)量較少；當層理角度為90°時，裂縫類型以拉張型為主。表明層理結(jié)構(gòu)對于復(fù)雜微裂縫的形成具有重要影響。

4 不同巖性試樣破裂過程聲發(fā)射分析

通過對頁巖、致密砂巖和白云巖及試樣三軸壓縮試驗進行聲發(fā)射監(jiān)測，獲得試樣在變形破裂過程中聲發(fā)射能量、幅值和事件空間演化特征，如圖7所示。不同加載階段的聲發(fā)射事件采用不同顏色的球體表示，能量越大，球體直徑越大。

對于層理角度為0°的頁巖試樣，壓密和彈性階段未見明顯聲發(fā)射活動。當軸向應(yīng)力達到149.2MPa，聲發(fā)射能量和幅值開始增加。隨著軸向應(yīng)力增大，聲發(fā)射幅值和能量加速增長。當軸向應(yīng)力達到217.0MPa時，試樣發(fā)生擴容，進入裂縫非穩(wěn)定擴展階段。在擴容點附近聲發(fā)射事件能量、幅值和撞擊能量均顯著增大。當軸向應(yīng)力達到222.9MPa時，幅值達到峰值，產(chǎn)生大量聲發(fā)射事件。此后，當峰值應(yīng)力下降至180.2MPa時，聲發(fā)射能量迅速達到峰值，試樣發(fā)生破壞，自此聲發(fā)射事件能量變化不再顯著。上述分析表明，對于層理角度為0°的頁巖試樣，聲發(fā)射事件主要集中在擴容應(yīng)力點和峰值應(yīng)力點附近，高能量聲發(fā)射事件主要集中在試樣中下部，空間定位結(jié)果表明，在擴容應(yīng)力點附近，聲發(fā)射事件較為分散，主破裂發(fā)生時，事件在試樣左側(cè)聚集，與剪切裂縫分布較為一致。

對于致密砂巖試樣，彈性變形階段的未見明顯聲發(fā)射活動。當軸向應(yīng)力達到166.5MPa時，試樣開始進入微裂縫穩(wěn)定擴展階段，聲發(fā)射幅值和事件能量不明顯。當軸向應(yīng)力達到210.3MPa時，試樣發(fā)生擴容，聲發(fā)射幅值稍有增加。當軸向應(yīng)力達到269.7MPa時，試樣發(fā)生破壞，聲發(fā)射幅值、能量和事件數(shù)量迅速增加，此后聲發(fā)射活動不再顯著。由此可見，致密砂巖試樣的聲發(fā)射活動主要集中在破裂瞬間，聲發(fā)射事件空間定位結(jié)果與主裂縫方位較為一致，高能量事件主要集中在中上部(圖7b)，裂縫由試樣中下部起裂，斜向上擴展。

對于白云巖試樣，在壓密階段和彈性變形階段，聲發(fā)射幅值、事件能量和撞擊能量均不明顯。當軸向應(yīng)力達到250.3MPa時，進入微裂縫穩(wěn)定擴展階段，聲發(fā)射幅值和撞擊能量顯著增大，并伴隨著較多的聲發(fā)射事件。當軸向應(yīng)力達到280.1MPa時，試樣發(fā)生擴容，聲發(fā)射幅值、事件能量和撞擊能量微增。當軸向應(yīng)力達到354.4MPa時，聲發(fā)射幅值達到峰值，聲發(fā)射撞擊能量明顯增大，同時伴隨著大量密集的聲發(fā)射事件。進入峰后階段后，當軸向應(yīng)力逐漸降低至175MPa過程中，持續(xù)產(chǎn)生大量的聲發(fā)射活動，在290.4MPa時聲發(fā)射幅值達到峰值，聲發(fā)射撞擊能量和幅值均有增大。由此可見，白云巖試樣在彈性階段后便出現(xiàn)大量聲發(fā)射事件；隨著軸向荷載增大，微裂縫不斷擴展，聲發(fā)射活動持續(xù)增強；峰后階段，聲發(fā)射能量、幅值達到峰值后逐漸減弱。

5 結(jié) 論

本文通過開展頁巖、致密砂巖和白云巖試樣三軸壓縮試驗，結(jié)合聲發(fā)射監(jiān)測和CT掃描技術(shù)重構(gòu)三維裂縫形態(tài)，研究了不同類型儲層巖石三軸壓縮強度及變形特征、壓縮破裂形態(tài)及聲發(fā)射活動規(guī)律。主要結(jié)論如下：

(1)頁巖的擴容應(yīng)力與峰值應(yīng)力比最高，其次為白云巖和致密砂巖。頁巖呈現(xiàn)明顯的脆性破裂特征，致密砂巖呈現(xiàn)出明顯的塑性破壞特征，白云巖的脆性及塑性特征介于頁巖和致密砂巖之間。

(2)頁巖壓縮破裂呈現(xiàn)復(fù)雜特征，當層理角度為0°時，微裂縫數(shù)量較多，表現(xiàn)為剪切-拉張復(fù)合型破裂特征；當層理角度為30°和60°時，試樣主要發(fā)生剪切破壞；當層理角度為90°時，試樣呈現(xiàn)明顯的拉張破壞特征。致密砂巖壓縮破裂形態(tài)單一，表現(xiàn)出明顯的剪切破壞特征。白云巖同樣發(fā)生剪切破壞，裂縫數(shù)量介于頁巖和致密砂巖之間，表明層理結(jié)構(gòu)對于復(fù)雜縫網(wǎng)的形成具有重要影響。

(3)聲發(fā)射能量、幅值和空間定位結(jié)果表明，層理角度為0°時，頁巖的聲發(fā)射活動主要集中在擴容應(yīng)力點和峰值應(yīng)力點附近；致密砂巖聲發(fā)射事件主要集中在破裂瞬間；白云巖在彈性階段后便產(chǎn)生大量聲發(fā)射事件，隨著軸向荷載增大，微裂縫不斷擴展，聲發(fā)射活動持續(xù)增強；峰后階段，聲發(fā)射能量、幅值達到峰值后逐漸減弱。試驗結(jié)果證實三軸應(yīng)力下頁巖呈典型的脆性破壞，而白云巖聲發(fā)射活動明顯強于頁巖和致密砂巖，在工程實踐中需要根據(jù)微震監(jiān)測調(diào)整施工措施，避免頁巖作為儲蓋層發(fā)生脆性破壞和白云巖儲層改造誘發(fā)地震。