页岩储层岩石内部复杂的孔隙结构和矿物组分对其力学响应及破坏特征具有重要影响。针对传统数字岩心模型难以充分考虑矿物力学差异的问题，本研究融合CT、SEM-EDS和纳米压痕等多尺度表征手段，构建多组分数字岩心模型，并结合离散元方法研究不同孔隙度和矿物含量条件下岩石的力学响应与损伤演化。
图1. 基于CT数字岩心重构与离散元模拟的技术流程
研究结果表明，孔隙度增加会削弱岩石内部受力链，降低峰值强度和弹性模量；高刚度矿物含量增加则有利于形成稳定的承载骨架，提高岩石强度和刚度。进一步建立统计损伤本构模型，预测结果与实验结果具有较好的一致性，峰值强度和弹性模量预测的相对残差分别控制在±10%和±8%以内。
(a)Peak strength
(b) Modulus of elasticity
图2. 理论模型预测结果与实验测试结果对比
该研究建立了从微观结构表征、数字岩心建模到计算岩石力学分析的研究方法，为揭示页岩微观非均质性与宏观力学响应之间的关系及储层脆性评价提供了新的技术思路。
研究成果发表于岩石力学领域国际权威期刊Geomechanics for Energy and the Environment上，论文第一作者与通讯作者为冰球突破豪华版官方网站博士生王子琪，其博士生导师为孙建孟教授，合作作者包括冰球突破豪华版官方网站的李伟、耿志军。
论文信息： Wang, Z., Sun, J.-M., Li, W., Geng, Z., Micromechanical damage evolution and brittleness characterization of heterogeneous shale based on multi-component digital rock analysis, Geomechanics for Energy and the Environment.
