深部高温作用下双裂隙砂岩流变力学行为及破坏机理研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tkoks
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
深部煤炭地下气化技术的发展,有望开采常规采矿方法无法利用的巨量深层煤炭资源,同时,利用燃空区作为地下储气库,可实现资源和空间利用最大化。然而,燃空区覆岩在煤炭气化过程中受高温热损伤后,如何有效控制其在高地应力作用下的长期稳定性和低渗透性是保障地下储气库安全运行的关键问题之一。因此,高温热损伤裂隙岩体在高围压下的时间效应以及渗透演化规律的研究工作,在深层煤炭地下气化技术及地下储气库相结合这一特殊工程应用中具有较大的理论研究价值以及工程指导意义。鉴于此,本文用30 MPa围压模拟深部围岩环境,采用小尺度裂隙砂岩进行室内三轴压缩及增量循环加卸载流变-渗透试验,建立了考虑裂隙倾角和热损伤影响的非线性流变模型,并采用颗粒流数值模拟方法从微观角度对裂隙岩体裂纹起裂、扩展规律进行了分析,主要研究内容和研究成果如下:(1)基于不同裂隙倾角、岩桥倾角和热损伤程度的预制双裂隙红砂岩瞬时三轴试验,发现了双裂隙砂岩在高围压下所表现出的多峰现象,揭示了裂隙倾角、岩桥倾角和热损伤程度对峰前和峰后变形特性、强度特征和破坏模式的影响规律。同时,基于热裂纹面积提出了一个表征热损伤程度的Φ值,该值越大,说明热损伤程度越高。(2)根据瞬时三轴压缩强度,设置不同蠕变应力水平,对不同裂隙倾角、岩桥倾角和热损伤程度的预制双裂隙红砂岩进行增量循环加卸载三轴压缩蠕变-渗透试验,对蠕应变进行应变分离,揭示了应力水平、裂隙倾角、岩桥倾角和热损伤程度对各个应变、长期渗透率和蠕变破坏模式的影响规律。(3)引入变应力屈服极限的塑性体,将其与变截面黏性体并联组成非线性黏塑性体,建立了考虑初始损伤和热损伤影响的非线性弹-黏-塑性流变模型,可以较好地描述双裂隙红砂岩在高围压下的流变特性。(4)利用二维颗粒流数值模拟从微观角度揭示了双裂隙砂岩在常规三轴压缩中微裂纹起裂、扩展和贯通规律,同时,基于热损伤度建立热损伤数值模型,模拟出了热损伤对岩石强度和变形的影响规律。采用伯格斯模型较好地模拟出了双裂隙试样的蠕变阶段三个阶段,揭示了流变过程中微裂纹、应力场和位移场的演化规律。该论文有图115幅,表20个,参考文献192篇。
其他文献
本文通过经典相变形核理论中的Pillbox模型以及Bergstrom等人的位错模型定量研究了低碳钢在高温变形条件下的形核行为,得到了热变形可以增加铁素体形核的结论。
学位
学位
鄂尔多斯盆西南缘黄陇侏罗纪煤田低阶煤层气勘探开发取得局部突破,但规模性建产仍面临诸多地质问题。鉴于此,本文系统分析了该煤田高渗煤储层发育机理和低阶煤层气控藏要素,建立了高产地质模式,取得如下创新认识:(1)揭示了黄陇煤田低阶煤储层高渗发育机理。基于试井资料,提取构造应力场要素,发现深度600m左右煤储层渗透率最高,对应的侧压系数、水平主应力差、有效应力最低。建立了构造应力与煤储层渗透率的两段式反向
学位
学位
本文用透射电子显微镜(TEM),研究了Fe-C-Si合金在480℃等温形成的上贝氏体初生状态.实验中发现上贝氏体铁素体(BF)亚条是由大量细小的贝氏体相变基元组成.BF亚条内的相变基元具有相同的晶体学取向关系和{111}A原子惯习面.对于铁基合金贝氏体亚条内存在BF相变基元已有大量报道,不同学术观点的研究者对相交基元的形成机制却有不同的论述.Bhadeshia等认为BF相变基元由切变形成;Aaro
学位
学位
学位