页岩气储层致密、低渗、高吸附性等特点为二氧化碳的地质封存提供了可能。在封存过程中二氧化碳会与页岩发生相互作用改变页岩原有孔隙结构,对页岩宏观力学性质产生影响,进而影响二氧化碳的封存效果和地层的长期稳定性。因此,研究二氧化碳作用对页岩力学性质的影响对评价二氧化碳封存的安全性具有重要工程意义。目前有关于二氧化碳作用后页岩力学性质的相关研究,而针对二氧化碳改变页岩力学性质的内在原因尚处于定性分析阶段,其作用机制尚不清楚。本文以重庆涪陵地区龙马溪组页岩为研究对象,采用自主研制的高温高压岩石浸泡装置对页岩进行不同压力条件下的二氧化碳浸泡处理。依托单轴压缩试验和声发射试验,获得处理前后页岩力学性质的变化规律。使用核磁共振分析仪测试处理前后页岩的孔隙结构参数,结合页岩SEM,XRD及页岩吸附变形测试,研究二氧化碳作用后页岩的孔隙结构特征及其微观作用机制。进而分析细观孔隙结构特征与宏观力学性质的关系,揭示二氧化碳作用后页岩力学性质劣化机制。取得主要研究成果如下:（1）得到了页岩力学性质随着二氧化碳作用压力的变化规律。页岩力学参数（单轴抗压强度和弹性模量）随着作用压力升高先减小后增大,在12MPa附近达到最小值。气态CO₂处理后页岩的单轴抗压强度和弹性模量分别减少11.4%和3.3%;超临界CO₂对页岩力学参数的影响要高于气态CO₂,处理后两者分别减少32.9%和16.8%。CO₂处理后,页岩的初始压密阶段延长,弹性变形阶段缩短,声发射能量概率密度分布发生改变,幂指数增大,较大能量事件出现的概率增多。（2）揭示了二氧化碳作用对页岩细观孔隙结构特征的影响规律。CO₂处理后页岩的孔隙度由1.18%增加到1.23¹.36%。随着作用压力的升高,孔隙度先增大后减小,至12MPa附近达到最大值。CO₂处理后,页岩孔径分布显著改变,其中微孔（0-2nm）略有减少;中孔（2-50nm）由70.61%减少至66.23%⁶7.15%,大孔（>50nm）由29.39%增多至32.84%-35.83%,并且伴随作用压力的升高孔径分布表现出三种变化模式。（3）揭示了二氧化碳影响页岩孔隙结构特征的微观机制。当作用压力小于临界压力7.38MPa时,CO₂为气态（4和6MPa）,孔隙结构的变化主要受页岩吸附变形特性影响。当压力大于临界压力时（8MPa和12MPa）,CO₂为超临界态,孔隙结构的变化同时受到页岩吸附变形特性和超临界CO₂溶解性能的影响。继续升高压力（12-16MPa）,孔隙结构的变化还会受到流体压力的影响。（4）揭示了二氧化碳作用后页岩力学性质的劣化机制。CO₂与页岩相互作用会改变页岩内原有孔隙或裂隙结构,使得页岩细观孔隙结构发生改变,促进页岩内压缩裂纹萌生和扩展,破坏形式发生改变,页岩力学性质被劣化。CO₂作用下页岩变形各向异性会引起局部应力集中,产生塑性变形而破坏原有孔隙结构,诱导产生50-300nm微裂纹,并且随着压力升高,页岩变形会先增大后减小,破坏程度相应变化;当压力超过8-10MPa时,气压作用下页岩孔隙收缩效应显著,对孔隙结构产生影响;当压力超过临界压力时,CO₂由气态转变为超临界态,溶解能力大幅提高,溶解掉部分碳酸盐矿物,原生微观结构被溶蚀,产生0.3-5um孔隙。