热固耦合下储层岩石的地质力学特性及损伤演化规律研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nicday
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
地热能开发等深部地下工程的设计、开挖和维护比常规岩石工程要困难和复杂得多,其中一个关键因素是深部岩层的高温环境,这将显著改变储层岩石(围岩体)的结构和性质。因此,详细了解和掌握高温作用后岩石物理力学响应特性及其微观机理是至关重要的。基于上述背景,通过一系列实验室测试探究了高温作用后花岗岩的微观结构损伤特征及物理力学特性的演化规律。借助X射线衍射、热重分析(TGA)和差示扫描量热法(DSC)研究了高温对花岗岩矿物成分的影响。三维形貌扫描仪、光学显微镜及核磁共振技术(NMR)被用于研究热处理后花岗岩微观结构的变化。高温处理后花岗岩的力学响应特征由单轴压缩、巴西劈裂及声发射测试获得。研究结果表明,花岗岩在温度升高的过程中没有发生分解、氧化等导致物质组分显著改变的剧烈反应,但是高温引起的热膨胀和脱水能够明显改变其微细观结构。试样在加热到200℃后由于脱水和矿物颗粒的适度膨胀而变得更加致密。温度达到400℃,热膨胀的不匹配和各向异性开始出现,导致试样内部原始裂隙的扩展及新裂纹的产生。加热达到600℃及以上,矿物的热膨胀出现严重的不协调和明显的各向异性,并且有些矿物晶体如石英开始发生相变。这两个因素共同造成了裂纹尺度和数量的剧增,试样微结构遭到严重损伤。花岗岩物理性质和力学行为都与其内部结构变化高度相关。并且多项测试结果都表明微观结构和宏观性质分别发生两次突变的临界温度保持高度一致,一个在200℃;另一个在400℃与600℃之间。由于200℃后试样变得更加致密,纵波波速略微增大,而孔隙度轻微减小。温度继续升高,波速持续降低,孔隙度则显著增大。试样的力学性能呈现出与波速完全相似的演化规律,在200℃时加强随后逐渐弱化,800℃时彻底劣化。具体的力学参数及声发射特征都较好地反映了这种变化。此外,花岗岩的破坏形式也在温度达到600℃后由脆性转为延性。以200℃为目标温度的循环热处理不会显著改变花岗岩的微结构,其力学性能在第1次热处理后先增强,随后又轻微减小并趋于稳定。这归因于温度记忆效应-只要目标温度不超过某个门槛值,热循环将不会造成明显的累计损伤。因为试样在此条件下仍然基本保持弹性,所以热膨胀在冷却后将部分恢复。通过对比已有研究发现门槛温度的具体值与岩石类型有关,对于花岗岩一般在300℃以上。
其他文献
攀茎钩藤(Uncaria scandens(Smith)Hutchins.)为茜草科钩藤属植物,是藏、傣、基诺族等民族常用植物药,其带钩茎枝在部分地区也作中药钩藤使用。但目前关于攀茎钩藤药效物质基
随着中国制造2025战略规划实施,制造业的不断转型升级以及钢铁行业的快速发展,对板带材生产提出了高质量、高效率和低污染的要求。轧机振动会影响生产效率及产品质量,运行时
从全球范围来看,建筑业能源消耗与碳排放已分别占其总能耗的40%和36%,且日益成为目前节能减排领域重点关注的热点,其中外墙传热所带来的热量损失高达30%。究其原因,一方面因
近年来国家对燃煤锅炉烟气的排放要求越来越严格,而传统的烟气净化设备已接近技术瓶颈,要想达到烟气排放标准,依照传统技术只能是净化设备的叠加使用,所能达到的效果有限。而
随着社会的高速发展,环境污染问题和能源短缺问题接踵而至,人们迫切寻求一种既能节省能源又能够有效解决环境污染问题的方法。与传统的解决环境污染问题的技术相比,光催化技
作为一种广为熟知的固态激光基质材料,钇铝石榴石(Y3Al5O12,Yttrium Aluminum Garnet,YAG)已被研究多年。此外,由于熔点高、硬度高、蠕变速率低、氧渗透率低、化学稳定性和相稳
本文以上海徐汇滨江建设者之家农民工公共服务协同供给模式为例,尝试构建基于协同取向的农民工公共服务供给模式,对完善农民工公共服务供给体系以及实现农民工公共服务有效供
我国侏罗纪煤田分布范围较广、储量大、开采难度小、存在巨大的开发潜力。然而该时代的煤层顶板多为弱胶结地层,其具有成岩时间短、强度低、弱胶结,遇水易软化崩解等特点,在
随着纳米技术的飞速发展,纳米材料独特的理化性质,以及其在生物医学、电子和机械等领域良好的应用前景,引起了人们对纳米材料开发应用的关注。纳米材料作为药物载体,能够在人
幸福是什么?对幸福的追问和探究是伦理学的重要研究议题。从古希腊时期开始,伦理学家就热衷于探究幸福的动力源泉和终极目标。近代英国著名的伦理学家约瑟夫·巴特勒从自爱出发,将其作为一种行为动机,对自爱与幸福的内在联系进行了长期深入的研究,以寻求人类通往幸福的路径。理性是自爱的重要要素。与巴特勒同时期的英国伦理学家,在谈及自爱时往往忽略了理性的因素。深受启蒙时期对理性推崇的影响,巴特勒将理性纳入到自爱的范