發(fā)布時(shí)間：2020-05-29 02:36

【摘要】：本文以涉及到高溫巖石熱損傷問題的地下工程(地?zé)衢_采、地下煤氣化等)為背景,以石灰?guī)r作為研究對象,開展一系列物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn),探索了不同溫度對石灰?guī)r“表面色度L~*a~*b~*值、裂縫發(fā)育、P-波速、導(dǎo)熱系數(shù)、孔隙度、抗拉強(qiáng)度”等物理力學(xué)性質(zhì)的影響,進(jìn)一步揭示了高溫對灰?guī)r的損傷機(jī)制,為能源開采、地下空間開發(fā)利用及隧道火災(zāi)等提供一定的理論支撐。本文獲得的主要結(jié)論如下:(1)高溫處理后灰?guī)r表面特征通過測試和觀察巖樣表面色度發(fā)現(xiàn),色度標(biāo)量L~*a~*b~*值和裂縫發(fā)育受溫度和熱沖擊次數(shù)的影響較大。特別是300℃以后,隨著溫度和熱沖擊次數(shù)的升高,a~*和L~*上下浮動(dòng)明顯,b~*值逐漸增大,表面顏色逐漸變黃褐色,裂縫寬度和數(shù)量逐漸增加。(2)高溫處理后灰?guī)r縱波波速、導(dǎo)熱系數(shù)及抗拉強(qiáng)度變化特征高溫處理后灰?guī)r的波速、導(dǎo)熱系數(shù)、抗拉強(qiáng)度有著顯著的變化,但又有所差異。縱波波速及導(dǎo)熱系數(shù)隨著溫度和熱沖擊次數(shù)的增加而減小,特別是300℃以后下降較快。并且在熱沖擊1次時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)和波速下降較快。而抗拉強(qiáng)度隨著溫度和熱沖擊次數(shù)的增加整體下降。(3)高溫處理后灰?guī)r孔隙、裂隙演化特征通過壓汞實(shí)驗(yàn)測試了熱處理后灰?guī)r孔隙度、不同孔徑的孔隙發(fā)育情況。利用階段進(jìn)汞量-孔徑、累計(jì)進(jìn)汞量-孔徑、階段進(jìn)汞量-孔壓、累計(jì)進(jìn)汞量-孔壓、孔隙度-溫度、分形維數(shù)-溫度等變化曲線發(fā)現(xiàn)灰?guī)r孔隙隨著溫度的升高而趨于復(fù)雜化。低于200℃時(shí),灰?guī)r主要存在大孔及超大孔,而高于200℃后小孔和中孔大幅度增加,同時(shí)大孔和超大孔進(jìn)一步拓展。此外,波速與孔隙度有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)系,隨著孔隙度的增加波速顯著下降。(4)高溫作用下灰?guī)r滲透率變化特征利用不同溫度下灰?guī)r的孔隙度及最大、最小孔徑數(shù)據(jù),結(jié)合分形理論建立分形滲透率模型。通過滲透率模型計(jì)算滲透率的變化率,并發(fā)現(xiàn)滲透率的變化率-溫度、孔隙分形維數(shù)-溫度都有很強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系。分形維數(shù)的變化在一定程度上可以反映孔隙、滲透率的變化。孔隙度和滲透性的突變溫度在300-400℃左右。
【圖文】：

圖 1-1 分形模型分類示意圖Figure 1-1 Classification sketch of fractal model是質(zhì)量分形模型[84-87]：例如 Sierpinski 的地毯固體質(zhì)量分其表達(dá)式可用（1-2）所示：i 98 1孔隙度，i 為迭代的次數(shù)[88]。如果初始的正方形邊長為 L去掉的部分邊長，則迭代到 i 次時(shí)，剩余的面積 Ai有（2220DiiAL Menger 海綿的固體質(zhì)量模型，例如海綿的孔隙度與分形所示[89]：331-DiL （）

圖 1-2 研究方法示意圖Figure 1-2 Sketch map of research methods表征研究方法照制樣標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一制成Φ50×100mm、Φ50×25m 型高溫?zé)Y(jié)爐對灰?guī)r進(jìn)行熱處理。而后通過Super eyes 對灰?guī)r表面色度提取、裂縫觀察，，并定分析裂縫發(fā)育趨勢。波速、導(dǎo)熱系數(shù)及力學(xué)性能研究方法、不同熱沖擊次數(shù)的灰?guī)r長柱樣品（Φ50×100 mRSM-SY6 聲波檢測儀。、不同熱沖擊次數(shù)的灰?guī)r長柱樣品（Φ50×100 m設(shè)備是湘科 DRE-2C 導(dǎo)熱系數(shù)測試儀。、不同熱沖擊次數(shù)的灰?guī)r短柱樣品（Φ50×25 mm效應(yīng)下灰?guī)r抗拉強(qiáng)度的變化。效應(yīng)下灰?guī)r孔隙、滲透率變化研究方法
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P642

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2686251