页岩中可开采油气资源的出现激起了人们对其中流体运移特征的研究兴趣。最新研究表明,微裂隙网络重构的研究非常重要,它将含有大量有机质的局部区域与无机基质连接起来。本文通过综合建模和实验研究,探讨了页岩成熟过程中微裂隙网络的形成、演化过程。对应力场和裂缝进行了模拟和成像,建立了一种新的实验室尺度相场裂缝扩展模型,用以表征页岩成熟过程中起重要作用的物质破坏机制。所建立的数值模型包括耦合固体形变、孔隙压力和裂缝扩展机制,通过基准测试验证了模型的准确性。在二维Hele-Shaw单元装置中,以杨氏模量变化的实验室级明胶为岩石模拟物。凝胶中的酵母产生气体的方式类似于页岩成熟时烃类的生成。这些装置可以研究和显示主岩的弹脆性断裂和裂缝网络扩展机制,利用光弹性原理和明胶的双折射特性,直观地探索了明胶在裂隙网络发育过程中的应力场。采用应力光学图像分析和线弹性断裂力学(LEFM)原理对每种明胶类型的裂缝扩展进行了监测。观察和模拟的反应表明,气体在凝胶基质内的扩散和明胶变形是能量耗散的主要机制,这取决于凝胶的强度。应用LEFM法对每种凝胶流变学特征在不同阶段的主应力变化进行了测定。气体扩散和物质变形的相互作用决定了裂缝产生的频率和形态,结果与杨氏模量相关。实验和计算的应力场表明,内部产气引起的裂缝与1型开放型相似但不完全一致。