[发明专利]一种基于CT扫描的页岩水化损伤测试方法

摘要

本发明公开一种基于CT扫描的页岩水化损伤测试方法，包括以下步骤：制备目标页岩区标准岩样，并测得岩样的应力‑应变曲线；对岩样进行CT扫描，然后计算岩样的初始损伤变量D₀；对岩样进行模拟水化实验，并在至少三个水化阶段对浸泡后的岩样进行CT扫描；根据上述不同水化阶段页岩的损伤变量D(t)，采用非线性拟合方法得到了页岩水化损伤演化方程；建立页岩水化损伤后的本构方程，计算得到页岩在任意水化损伤时间情况下的全应力‑应变曲线。本发明定量提取页岩水化过程中的细观损伤特性，并建立损伤变量与水化时间的关系，进一步建立水化损伤页岩的本构模型，并得到页岩在任意水化损伤时间情况下的全应力‑应变曲线。

主权项

1.一种基于CT扫描的页岩水化损伤测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S10、制备目标页岩区标准岩样，并测得岩样的应力‑应变曲线；步骤S20、对岩样进行CT扫描，利用CT扫描机自带的图像自动获取及处理软件进行三维CT图像重构、滤波和二值化处理，并定理提取出岩样中空隙体积以及岩样总体积，然后通过下式计算岩样的初始损伤变量D₀；式中：V_p0为岩样中的空隙体积；V_t为岩样的总体积；D₀为页岩岩样的初始损伤变量；步骤S30、然后对岩样进行模拟水化实验，在至少三个水化阶段对浸泡后的岩样进行CT扫描，并利用CT扫描机自带的图像自动获取及处理软件进行三维CT图像重构，进一步对获得的三维CT图像进行滤波和二值化处理，从而获取至少三个浸泡后岩样的空隙体积，以及至少三个浸泡后岩样的损伤变量D(t)：式中：V_p(t)为浸泡后岩样中的空隙体积；V_t为岩样的总体积；D(t)为浸泡后岩样的损伤变量；步骤S40、根据上述不同水化阶段页岩的损伤变量D(t)，采用非线性拟合方法得到了页岩水化损伤演化方程，并计算拟合系数a、b、t₀；式中：D(t)为损伤变量；t为浸泡时间；a、b、t₀均为拟合系数；步骤S50、建立页岩水化损伤后的本构方程，并将上述得到的参数带入页岩水化损伤后的本构方程后，计算得到页岩在任意水化损伤时间情况下的全应力‑应变曲线；式中：σ为轴向应力；E为弹性模量；ε为轴向应变；ε_f为峰值强度时的应变量；t为浸泡时间；a、b、t₀均为拟合系数；A、B均为系数。