【摘 要】
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本文以干热岩地热开发中岩石循环高温,遇水冷却问题为研究背景,选取干热岩中具有代表性的花岗岩在室内进行了不同温度下的高温-水冷循环处理,并采用万能试验机对循环后的花岗岩进行了静态单轴压缩试验和静态巴西劈裂试验,分析了不同温度与不同次数高温-水冷循环对花岗岩的密度、饱和吸水率、纵波波速、抗压强度、抗拉强度等物理力学性能的影响,并通过分析花岗岩的宏观破碎方式和细观损伤探究了花岗岩在高温-水冷循环作用后的
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本文以干热岩地热开发中岩石循环高温,遇水冷却问题为研究背景,选取干热岩中具有代表性的花岗岩在室内进行了不同温度下的高温-水冷循环处理,并采用万能试验机对循环后的花岗岩进行了静态单轴压缩试验和静态巴西劈裂试验,分析了不同温度与不同次数高温-水冷循环对花岗岩的密度、饱和吸水率、纵波波速、抗压强度、抗拉强度等物理力学性能的影响,并通过分析花岗岩的宏观破碎方式和细观损伤探究了花岗岩在高温-水冷循环作用后的损伤劣化机理,得出以下结论:(1)试验发现高温作用使花岗岩外观发生了较大变化,400℃时试样表面出现黄色斑点,600℃时试样表面逐渐变白。温度高于400℃后,试样表面开始出现微裂缝,随着循环次数的增加,裂缝变宽变深,600℃时,岩样边缘出现破碎现象。(2)温度和高温-水冷循环次数的增加使花岗岩的质量、密度、饱和吸水率、纵波波速、抗压强度、抗拉强度、弹性模量、拉伸模量等物理力学性能都发生不同程度的退化,并且发现其物理性质参数和力学性质参数之间有较高的相关性,纵波波速与饱和吸水率之间呈现线性递增关系,抗压强度和抗拉强度之间呈现线性递减关系。(3)通过观察花岗岩单轴压缩破坏岩样,发现花岗岩的破坏形式随温度和高温-水冷循环次数的增加将经历张拉劈裂破坏、斜剪破坏、锥形剪切破坏三种破坏形态;通过筛分试验发现随着温度的升高,岩石破坏更加破碎;破坏时表面裂缝逐渐增加,并出现树状裂缝。(4)通过超声波测试试验和SEM(扫描电子显微镜)扫描经高温-水冷处理的花岗岩,发现温度的增加使花岗岩表面结构平坦程度降低,颗粒间胶结程度降低,高温-水冷循环次数的增加,表面出现微裂隙,并逐渐加宽加深,孔隙的增加使花岗岩的波形图逐渐变得稀疏和紊乱,表明花岗岩内部结构受到较大损伤。(5)花岗岩损伤变量D随温度与高温-水冷循环次数的增加而增加,分别采用线性拟合函数与三次多项式进行拟合,拟合结果较好,损伤变量的增加表明花岗岩的损伤程度随温度和高温-水冷循环次数的增大加而增加,且温度的影响更加严重。
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