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高温后花岗岩渗透性及其演变规律试验研究 被引量：9
1
作者 郤保平 成泽鹏 +2 位作者 何水鑫 杨欣欣 刘杰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期2716-2723,共8页
高温处理对于花岗岩渗透性影响显著,高温后花岗岩的渗透性与其经历的温度、所处的应力状态密切相关。采用压力脉冲衰减法,对高温(100℃~600℃)后花岗岩不同应力状态下的渗透率进行试验研究,在此基础上分析花岗岩宏细观物理力学性质随温... 高温处理对于花岗岩渗透性影响显著,高温后花岗岩的渗透性与其经历的温度、所处的应力状态密切相关。采用压力脉冲衰减法,对高温(100℃~600℃)后花岗岩不同应力状态下的渗透率进行试验研究,在此基础上分析花岗岩宏细观物理力学性质随温度的变化规律,以及高温后花岗岩渗透性随体积应力、孔隙压、有效应力的演变规律。研究结果表明:(1)高温处理后花岗岩渗透率随经历温度呈逐渐增大趋势,500℃以内渗透率增加幅度较小,500℃~600℃花岗岩渗透率会发生一个阶跃性变化;(2)相同高温处理后花岗岩的渗透率随体积应力增大呈现减小趋势,且减小幅度在逐渐变小,相同体积应力下,花岗岩的渗透率随着孔隙压增大而增大;(3)高温后花岗岩渗透率与有效应力呈负指数关系,且渗透率随着有效应力的增大而减小;(4)拟合获得了600℃内高温处理后花岗岩渗透率与温度、有效应力的关系式。研究结果可为干热岩地热人工热储建造提供理论依据和技术支持,丰富和发展了高温岩石力学内涵。 展开更多
关键词 岩石力学 花岗岩 高温处理 渗透率 本构关系
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热冲击作用下花岗岩渗透性演变规律试验研究 被引量：8
2
作者 成泽鹏 郤保平 +2 位作者 杨欣欣 何水鑫 李晓雪 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2021年第2期198-203,共6页
为研究高温花岗岩在热冲击作用下渗透性能变化规律,对不同温度花岗岩试件在空气中自然冷却、在水中(20℃,60℃,100℃)热冲击冷却等4种冷却条件下的渗透率变化规律进行分析,借助热冲击因子对不同冷却温度的热冲击破坏进行定量表征,研究... 为研究高温花岗岩在热冲击作用下渗透性能变化规律,对不同温度花岗岩试件在空气中自然冷却、在水中(20℃,60℃,100℃)热冲击冷却等4种冷却条件下的渗透率变化规律进行分析,借助热冲击因子对不同冷却温度的热冲击破坏进行定量表征,研究结果表明:热冲击作用下试件渗透率增加幅度与岩石温度的升高呈指数关系;冷却介质与高温岩石之间的温差和对流换热系数共同影响热冲击过程中热量交换的速率,进而影响到热冲击破坏的结果;热冲击因子可以作为衡量热冲击破坏能力的物理量,热冲击破坏后花岗岩的渗透率随热冲击因子单调增加且存在阈值,超过阈值后试件渗透率随热冲击因子的增加而大幅度增加。 展开更多
关键词 高温花岗岩 岩石热冲击作用 渗透率 冷却介质温度
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传导加热下花岗岩中热冲击因子试验测定与演变规律分析 被引量：8
3
作者 郤保平 何水鑫 +4 位作者 成泽鹏 李晓雪 董赟盛 杨欣欣 辛国旭 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1356-1368,共13页
岩石热破坏过程中,传热、细观破裂、宏观力学3个因素密切相关,热冲击因子是能够定量表征热对岩石破坏强度的重要物理量,基于热冲击因子可计算获得岩石内某一时刻的动态热应力,进而确定热破坏的具体时刻和热破坏程度。为了研究获得热传... 岩石热破坏过程中,传热、细观破裂、宏观力学3个因素密切相关,热冲击因子是能够定量表征热对岩石破坏强度的重要物理量,基于热冲击因子可计算获得岩石内某一时刻的动态热应力,进而确定热破坏的具体时刻和热破坏程度。为了研究获得热传递过程中热冲击因子的演变规律,对传导加热下花岗岩内温度场、温度梯度、热冲击因子进行试验测定,研究结果表明:(1)花岗岩在恒定热源传导加热下经历快速升温、缓慢升温、温度相对稳定3个阶段;(2)温度梯度在升温阶段变化较大,温度梯度与热源温度和时间密切相关,单位时间内温度梯度的变化率不同;(3)花岗岩体内热冲击因子具有分布非均质性和无规律性,对岩体结构变化的敏感性,以及传导加热过程中波峰动态移动性;(4)循环加热造成花岗岩体破坏的实质在于矿物颗粒在动态热应力的频繁作用下发生分离,裂隙逐渐萌生、扩展、延伸,形成裂缝贯通岩体,导致岩体热破坏。热冲击因子演变规律的试验测定与研究,以及基于热冲击因子的动态热应力计算和岩石热破坏判别准则,可促进岩石热破坏理论的进一步发展。 展开更多
关键词 岩石力学 热破坏理论 热冲击因子 试验测定 演变规律
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热冲击下花岗岩的细观变化规律 被引量：5
4
作者 李晓雪 郤保平 +2 位作者 何水鑫 成泽鹏 辛国旭 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2021年第5期67-73,共7页
为了分析花岗岩在热冲击作用下的细观破坏特征及孔隙率变化规律,基于太原理工大学原位改性采矿实验室研发的热冲击试验平台对花岗岩进行不同温度的热冲击试验,采用高精度显微CT扫描系统对热冲击后的花岗岩进行扫描,并利用自制的CT图像... 为了分析花岗岩在热冲击作用下的细观破坏特征及孔隙率变化规律,基于太原理工大学原位改性采矿实验室研发的热冲击试验平台对花岗岩进行不同温度的热冲击试验,采用高精度显微CT扫描系统对热冲击后的花岗岩进行扫描,并利用自制的CT图像分析系统对扫描得到的图层作二值化处理,然后进行三维重建,最终得到花岗岩立方体的数字模型。通过从数字模型提取其孔隙、裂隙的图像,同时计算不同温度热冲击下花岗岩的孔隙率,从而得到花岗岩的热冲击破坏规律。研究结果表明,花岗岩的热冲击作用随加热温度升高而明显变化,随着加热温度的升高,花岗岩表面裂隙逐渐发育,孔隙率变大;花岗岩热冲击破坏的温度阈值为400℃,当花岗岩试件热冲击温度为300℃时,岩芯内部孔隙有所增加,但孔隙并未连通形成裂隙;当热冲击温度为400℃时,岩芯内孔隙明显增大,并开始出现裂隙;当热冲击温度为500℃时,孔隙开始贯通形成裂隙,并急剧发育。此外,研究还发现,热冲击作用下,花岗岩在热破裂过程中发生不均匀热破裂,且破坏首先发生在岩石的表面。 展开更多
关键词 热冲击 花岗岩 显微CT 孔隙率 三维重建
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基于黏弹性理论的干热岩井筒变形与损伤破坏研究 被引量：2
5
作者 郤保平 李晓雪 +3 位作者 王磊 熊贵明 何水鑫 成泽鹏 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2019年第6期820-828,共9页
干热岩地热深钻施工过程中井筒围岩失稳是一个技术难题。针对我国青海共和盆地勘探孔所揭露的干热岩地质构造,基于黏弹性理论,推导出三维应力下井筒围岩损伤破坏判别式。借助COMSOL有限元软件开展数值试验,研究不同影响因素(如温度、最... 干热岩地热深钻施工过程中井筒围岩失稳是一个技术难题。针对我国青海共和盆地勘探孔所揭露的干热岩地质构造,基于黏弹性理论,推导出三维应力下井筒围岩损伤破坏判别式。借助COMSOL有限元软件开展数值试验,研究不同影响因素(如温度、最大水平应力、井径等)下,含有结构层的井筒变形与损伤破坏规律。结果表明:结构面是干热岩井筒围岩破坏与失稳的关键部位,也是干热岩井筒围岩稳定控制的重点;温度是造成干热岩井筒变形的主要因素,温度对于含有结构面的井筒围岩的损伤破坏影响显著,300℃是一个温度阈值;温度和井径是造成干热岩井筒围岩损伤破坏的主要因素,且结构面处井筒围岩较花岗岩层内井筒围岩易发生破坏。 展开更多
关键词 干热岩 井筒变形 井筒破坏 黏弹性理论 数值试验 围岩稳定性
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花岗岩热冲击前后导热性能与特征对比试验研究
6
作者 何水鑫 郤保平 +4 位作者 成泽鹏 李晓雪 杨欣欣 辛国旭 董赟盛 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2021年第5期87-95,共9页
热冲击破裂对花岗岩的热物理性质造成了很大影响。为了探明热冲击对花岗岩的导热性能、导热特征的影响,对热冲击处理前后的花岗岩在传导加热条件下的温度场、温度梯度场进行试验测定。研究结果标明:(1)冲击热应力破坏了花岗岩矿物颗粒... 热冲击破裂对花岗岩的热物理性质造成了很大影响。为了探明热冲击对花岗岩的导热性能、导热特征的影响,对热冲击处理前后的花岗岩在传导加热条件下的温度场、温度梯度场进行试验测定。研究结果标明:(1)冲击热应力破坏了花岗岩矿物颗粒之间的结合状态,导致花岗岩固体骨架发生破裂,形成大量热冲击裂纹,最终导致花岗岩导热性能变差、导热特征异常;(2)热冲击破裂产生的裂纹对温度、温度梯度的分布有很大影响,且温度、温度梯度的分布与裂纹产生的位置具有高度相关性;(3)传导加热下花岗岩的升温过程可按照升温速率分为快速升温、缓慢升温、稳定3个阶段。(4)热冲击后花岗岩在传导加热过程中温度梯度到达峰值、稳定值的时间均受到热冲击前的用时长。热冲击对花岗岩导热性能的影响的研究促进了岩石热破坏理论的进一步发展。 展开更多
关键词 热冲击 青海共和花岗岩 导热性能 温度场 温度梯度场
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