世界能源短缺形势严峻,常规油气资源已无法满足国内需求,而我国页岩气资源量丰富,页岩气的大规模有效开发能够有效地缓解能源紧张局面。水力压裂作为有效的增产措施,在页岩气开采中得到了广泛的应用。但不同于常规油气储层,页岩储层天然裂缝发育,压后裂缝形态复杂,因此,研究水力压裂裂缝起裂和扩展规律具有重要意义。针对以上问题,本文采用物理实验与数值模拟结合的方法,研究岩体在复杂条件下裂缝的起裂和扩展情况。本文的主要研究内容和结论如下:研究水力裂缝与天然裂缝相互作用机制。水力裂缝与天然裂缝相交可能会导致天然裂缝发生剪切破裂,水力裂缝转向。水力裂缝也可能直接穿过天然裂缝,沿着原方向扩展,或者开启天然裂缝。在典型裂缝干扰判据的基础上提出一个更精确的水力裂缝穿过天然裂缝判据。探索模拟页岩压裂的实验方法,确定最优材料配比方案。通过室内水力压裂实验研究裂缝的起裂和扩展情况。若应力差和逼近角均较小,水力裂缝不易穿越天然裂缝,易被天然裂缝捕获,从而改变了原延伸路径方向。若应力差和逼近角相对较大,水力裂缝易穿越天然裂缝,继续沿原方向扩展。对于裂缝扩展难易的影响程度而言,逼近角影响最显著,应力差次之,泵注排量影响效果微弱。使用RFPA有限元软件建立不同地应力状态岩体、不同层理角度岩体以及多因素共同作用岩体的二维数值模型。随着围压差值增大,水力裂缝逐渐演化为垂直于最小主应力的单一缝,岩体破裂压力减小。随着层理角度增大,裂缝的起裂和扩展更多受控于最大主应力。