【摘要】：在干熱巖的開采過程中,巖石受到高溫后遇水快速冷卻,本文對高溫水冷處理后花崗巖的物理力學性質(zhì)進行了分析研究。另一方面,考慮到地熱資源開采過程中,周邊圍巖處于溫度-滲流-應力(THM)多場耦合的動態(tài)平衡體系,研究THM多場耦合條件下巖石的物理力學性質(zhì)是評估周邊圍巖安全穩(wěn)定性的基礎,因此本文對高溫水冷后花崗巖的物理力學性質(zhì)和孔隙結(jié)構(gòu)進行了研究。本文以不同溫度高溫水冷處理后的花崗巖為研究對象,從微觀孔隙結(jié)構(gòu)及礦物組成等多方面對其物理性質(zhì)進行了分析,探討了物理性質(zhì)參數(shù)(包括密度、孔隙率、氣體滲透率、縱波波速、導熱系數(shù)、礦物成分含量、比表面積、孔徑大小及分布)隨熱處理溫度的變化規(guī)律;通過湖北工業(yè)大學巖石多場耦合實驗室的巖土介質(zhì)溫度-滲流-應力-化學(THMC)耦合多功能試驗儀,對其進行了常規(guī)三軸壓縮試驗,得到高溫水冷處理后花崗巖的基本力學參數(shù)(峰值強度、彈性模量、泊松比)隨熱處理溫度的演化規(guī)律。同時基于常規(guī)三軸壓縮試驗得到的力學參數(shù),引入Biot系數(shù)這一參數(shù)來研究高溫水冷處理后花崗巖內(nèi)部孔隙在外荷載作用下的變形特征,分析探討了應力誘發(fā)及高溫水冷對花崗巖Biot系數(shù)的影響。主要結(jié)論如下:(1)根據(jù)高溫水冷處理后花崗巖物理力學性質(zhì)的演化規(guī)律,可按溫度分為3個階段:25℃~200℃、200℃~500℃、500℃以上。熱處理溫度為25℃~200℃時,高溫水冷處理引起的強化效應使試樣的密實度增加,物理力學性質(zhì)增強;熱處理溫度為200℃~500℃時,由于熱處理產(chǎn)生的溫度裂隙的增多,引起物理力學性質(zhì)下降;當熱處理溫度高于500℃時,黑云母的熱分解、石英的α-β相變均會引起礦物顆粒體積增大,使巖樣內(nèi)部產(chǎn)生大量微裂隙從而大幅降低其物理力學性質(zhì)。(2)通過微觀試驗(X衍射試驗、比表面及孔徑分析、掃描電鏡),發(fā)現(xiàn)高溫水冷處理使得花崗巖內(nèi)部產(chǎn)生大量微裂隙,引起比表面積增大、總孔體積增大,礦物成分含量無明顯變化;同時可以得出,黑云母、石英的含量是影響花崗巖物理力學性質(zhì)的關鍵。(3)花崗巖的軸向Biot系數(shù)隨著應變的增大而增大,側(cè)向Biot系數(shù)的增大不明顯甚至出現(xiàn)下降;隨著圍壓的增大,軸向Biot系數(shù)及側(cè)向Biot系數(shù)的變化均受到了限制。(4)花崗巖的Biot系數(shù)隨溫度的變化關系與其物理力學性質(zhì)隨溫度的演化關系一致。
【圖文】：

高溫馬弗爐

不同溫度處理后花崗巖試樣外觀形態(tài)
【學位授予單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P314

【參考文獻】

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1 李德威;王焰新;;干熱巖地熱能研究與開發(fā)的若干重大問題[J];地球科學(中國地質(zhì)大學學報);2015年11期

2 薛東杰;周宏偉;胡本;任偉光;;熱力耦合作用花崗巖細觀破壞強度及聲發(fā)射規(guī)律[J];煤炭學報;2015年09期

3 曾義金;;干熱巖熱能開發(fā)技術進展與思考[J];石油鉆探技術;2015年02期

4 徐小麗;高峰;張志鎮(zhèn);;高溫后圍壓對花崗巖變形和強度特性的影響[J];巖土工程學報;2014年12期

5 王朋;陳有亮;周雪蓮;郜珊珊;趙卉子;;水中快速冷卻對花崗巖高溫殘余力學性能的影響[J];水資源與水工程學報;2013年03期

6 孫強;張志鎮(zhèn);薛雷;朱術云;;巖石高溫相變與物理力學性質(zhì)變化[J];巖石力學與工程學報;2013年05期

7 支樂鵬;許金余;劉志群;劉石;陳騰飛;;高溫后花崗巖沖擊破壞行為及波動特性研究[J];巖石力學與工程學報;2013年01期

8 楊方;李靜;任雪姣;;中國干熱巖勘查開發(fā)現(xiàn)狀[J];資源環(huán)境與工程;2012年04期

9 愪保平;趙陽升;;600℃內(nèi)高溫狀態(tài)花崗巖遇水冷卻后力學特性試驗研究[J];巖石力學與工程學報;2010年05期

10 趙延林;王衛(wèi)軍;黃永恒;曹平;萬文;;裂隙巖體滲流-損傷-斷裂耦合分析與工程應用[J];巖土工程學報;2010年01期

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本文編號：2673136