目前在实际页岩气开采工程中,对页岩气的通道,即水压致裂后泥页岩微裂纹发展变化规律的研究较少,大多依靠施工经验,严重制约着页岩气的开采效率。本文利用室内多阶段水压致裂泥页岩模拟试样和离散元数值模拟来对微裂纹的演化规律进行研究。首先,自行设计和组装了一种泥页岩致裂模拟装置及监测方法的系统,进行室内的多阶段水压致裂泥页岩试验。泥页岩致裂模拟装置及监测方法的系统分为进水装置、增压发生装置、加压固定装置和形变监测装置四个部分。制作好含有2层层理、4层层理、2层层理的60°预制裂纹、4层层理的30°预制裂纹的四组泥页岩相似材料试样。然后依次对各组试块进行多阶段水压致裂试验,对比分析泥页岩模拟试样在不同结构条件下的微裂纹发展演化规律,并利用应变仪进行应变监测。同时,利用颗粒流软件PFC2D建立泥页岩试块模型,包括不含层理的平行粘结模型、含2层层理的平行粘结模型以及含90°预制裂纹层理性平行粘结模型。然后分别对不同的模型进行注水压裂模拟,选取不同的时间节点来分析微裂纹发展的过程,并记录致裂过程中其颗粒位置和位移图。结果表明:没有原生的预制裂纹的情况下,水力裂纹方向倾向于向着弱层理面方向延伸直至到达弱层理面,然后顺着弱层理面直接产生主裂纹,同时存在预制原生裂纹和弱层理面的情况下,在致裂孔与预制裂纹之间的区域优先形成大面积网状裂缝;裂纹的产生主要是由试样内部的张拉应力引起的,剪切应力起次要作用;剪切裂纹的增长速度小于张拉裂纹的增长速度,待张拉裂纹发展到一定数量后,才产生剪切裂纹。本文研究分析了层理特性和原生裂纹特性对泥页岩致裂裂纹扩展变化的影响,对实际工程中泥页岩的开采技术提供一定的理论支撑。