页岩气作为一种新的能源，受到国家的高度重视，在十二五期间专门出台了鼓励页岩气开发的若干政策，启动了一系列关键性技术攻关项目，页岩气的开发与利用正在稳步推进。论文以四川盆地龙马溪组页岩为研究对象，研究了页岩的微观孔隙、裂隙结构，页岩对甲烷的吸附、解吸、渗流特性，页岩的力学性质，模拟了水力压裂砂岩的破裂特性，取得的主要成果如下：页岩中存在大量的孔隙，孔径范围涉及大孔、中孔、小孔、微孔四种类型，其中大孔和中孔是渗流的主要通道，小孔和微孔是页岩中的储气空间，大孔占的孔容最大，微孔占的比表面积最大。页岩对甲烷的吸附特性可以用Langumuir方程和D-R方程描述，随着实验温度的升高，页岩对甲烷的吸附能力降低，Langmuir模型参数a、b， D-R模型参数Qn将逐渐减少，同时温度敏感系数CT值减小。页岩中甲烷解吸实验表明：随着温度的升高，甲烷最终解吸量增加，有利于甲烷分子从页岩中解吸出来，解吸特性可以用经验公式、扩散模型与渗流模型来描述。经验公式参数α、扩散模型与渗流模型参数Qd∞随温度升高而增大。甲烷在页岩中的渗流特性与应力场、温度场、孔隙压力密切相关，实验表明，在页岩应力-应变的初始压密阶段和弹性阶段，渗透率随轴向有效应力增大而减小，在临近强度点渗透率有小幅度的增大趋势，试件破坏后产生大量裂隙且贯通，渗透率急剧增加。页岩渗透率与有效围压呈负指数关系。页岩力学性质实验研究表明，随围压的增加页岩的三轴抗压强度增大，变形特性由脆性向应变硬化转变，页岩破坏形式为剪切破坏。水力压裂时水对页岩的软化性影响较大，水压力越高，页岩强度越小，弹性模量降低，对泊松比影响很小。水力压裂砂岩破裂声发射特征监测实验表明，在水力压裂全过程中，砂岩原生裂隙被压开，新生裂隙产生，随水压力的增大裂缝扩展，最终贯通出现宏观大裂缝，伴随有大量水珠出现，裂缝扩展方向与最小主应力σ3方向垂直。其裂缝扩展时岩石声发射信号特征明显，撞击数、振幅、振铃数、能量急剧增加，在试件压裂段周边、底部产生了岩石损伤。