本文以不同脆性页岩压裂裂缝扩展产生的声发射信号为切入点,通过对声发射信号进行小波分析与判别刻画出不同脆性页岩压裂裂缝相互作用发生张性破裂、剪切破裂与混合破裂的内在规律。课题的具体研究工作与研究成果包括如下几个方面:首先,研究了页岩储层多尺度裂缝分布的多重分形描述方法,建立了考虑多尺度天然裂缝分布的页岩岩体脆性指数表征方法。结合小波分析方法开展岩体破裂声发射源的三维定位研究。将新的脆性指数引入到声发射传播波动方程中,建立了裂缝扩展声发射传播波动方程与矩张量判别方法。其次,开展了岩体破裂与声发射信号联测试验,根据不同脆性岩体破裂的声发射传播特性,结合矩张量判别方法,研究了不同脆性页岩岩体的破裂规律,研究结果表明:岩体脆性强度较小时,声发射响应时间分散,岩体呈延变式破裂,且多以单一破裂面为主,声发射现象集中在规则破裂面周围。当岩体脆性强度较大时,声发射响应时间集中,岩体呈突变式破裂,岩体破裂呈现多样化,出现多个破裂面,声发射在岩体内多区域分布,破裂既有阻尼特征的塑性破裂,又有多模态的脆性破裂。再次,基于声发射计数定义压裂岩体破裂与裂缝演化的损伤变量,基于声发射响应特征建立了压裂岩体损伤破裂的折迭突变模型。根据能量释放与声发射波动方程,研究了岩体压裂裂缝演化与声发射行为的内在关系。最后,开展了页岩水力压裂与声发射联测试验,基于声发射矩张量方法研究了不同脆性页岩天然裂缝与水力裂缝相互作用的情况。研究结果表明,裂缝缝网是在天然裂缝与水力裂缝相互作用下,裂缝发生张性破裂、剪切破裂与混合破裂共存的作用结果。天然裂缝的存在不仅扰动了水力裂缝由张性演化扩展模式向剪切、混合演化扩展模式转变,同时也诱导了天然裂缝自身端部的剪切裂缝演化扩展模式的产生,增加了裂缝演化扩展破裂面的复杂程度与缝网复杂性计算的难度。且页岩岩体的脆性特征对裂缝间的作用行为具有控制作用。从声发射的角度,揭示了岩体脆性越强,越容易形成缝网的一般规律。总之,从岩体破裂的声发射特征出发,研究不同脆性页岩压裂水力裂缝与天然裂缝相互作用时,裂缝破裂方式的一般规律。该课题的选题与研究内容为页岩压裂岩体损伤破裂行为与裂缝网络体系演化机制研究开辟了新的思路与研究方法,对清晰认识页岩压裂裂缝网络体系形成规律具有重要意义与学术价值,为后续基于声发射参数及波形特征的页岩压裂储层改造效果评价及压裂施工与参数优化研究奠定科学基础。