利用超临界CO2代替水强化页岩气开发不仅可提高页岩气的产量,同时还能实现CO2封存,减少CO2排放。超临界CO2与页岩相互作用可以改变页岩内部矿物组分和微观结构,进而导致其力学性质发生改变。其中,表征岩石抵抗张拉裂纹扩展能力的Ⅰ型断裂韧性作为页岩压裂中最基本的力学参数和断裂模式,它直接影响页岩气储层体积改造效果。但目前超临界CO2作用页岩后Ⅰ型断裂韧性的变化规律及影响机理尚不明确。因此,开展超临界CO2作用页岩后Ⅰ型断裂韧性的特征研究可为超临界CO2强化页岩气高效开发提供理论基础。本文以中国四川盆地东南部龙马溪组页岩为研究对象。对页岩试样进行超临界CO2浸泡处理,通过电子精密材料试验机对超临界CO2处理前后页岩试样进行三点弯曲试验,同时辅以超高速摄像机和声发射系统对页岩破坏过程进行实时监测,借助高精度三维形貌扫描仪和扫描电镜（SEM）对页岩破坏后Ⅰ型裂纹细-微观特征进行观察。综合分析超临界CO2作用下页岩Ⅰ型断裂韧性和裂纹扩展的变化规律,揭示超临界CO2对页岩Ⅰ型断裂韧性及裂纹扩展的影响机理。成果如下:（1）得到了超临界CO2对页岩Ⅰ型断裂韧性等力学参数的影响规律。经超临界CO2作用后,页岩Ⅰ型断裂韧性(KIC)、弹性模量（E）和吸收能量（Ue）均显著降低,降幅分别为22.1%,24.5%,44.3%。且超临界CO2浸泡后页岩的累计声发射计数显著下降,表明超临界CO2作用下页岩内部产生新的孔裂隙,Ⅰ型裂纹只需较小外载荷便可发生起裂、扩展和破坏。（2）分析了超临界CO2作用页岩后Ⅰ型裂纹扩展特征。超临界CO2作用后,页岩Ⅰ型裂纹在扩展中沿着预制裂缝方向扩展,其偏移距离和断裂角度均小于未处理条件下呈弧形状扩展的断裂裂纹,降幅分别为59.3%,53.8%。且超临界CO2处理后的页岩Ⅰ型裂纹抵抗破坏的能力更弱,导致断裂面积和裂纹扩展时间都发生显著下降,断裂表面更加平整、光滑。（3）揭示了超临界CO2对页岩Ⅰ型断裂韧性及裂纹扩展影响机理。超临界CO2作用页岩试样后,矿物组分的溶解和超临界CO2萃取作用致使页岩内部产生新的孔裂隙,Ⅰ型断裂韧性等力学参数降低。相比于未处理条件时Ⅰ型裂纹主要以沿晶裂纹的破坏模式,超临界CO2作用页岩主要成岩矿物（方解石和白云石）内部产生新的粒内孔,裂纹扩展时更容易发生应力集中,页岩Ⅰ型裂纹只需吸收较少能量就可直接穿过矿物颗粒产生穿晶破坏,从而导致Ⅰ型裂纹偏移程度减小。