热冲击花岗岩力学响应及损伤特征显微CT试验研究
王嘉敏1
王守光1
李向上1
卜墨华2
栾兆龙2
张鹏2
1.煤炭科学研究总院有限公司深部开采与冲击地压防治研究院,北京 1000132.中国矿业大学(北京) 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京 100083
摘要：在深部地热资源开发过程中,通常利用低温流体的冲击作用诱导高温岩石热破裂来提高储层的渗透特性.为了揭示热冲击作用下岩石的损伤破裂机理,对高温加热后的花岗岩(20℃、150℃、300℃、450℃、600℃和 750℃)进行了自然冷却和水冷却处理,并对处理后的花岗岩开展了波速测试、单轴压缩试验和CT扫描试验,探讨了热冲击作用对花岗岩纵波波速、抗压强度、弹性模量等力学参数以及细观结构损伤的影响.研究结果表明:①随着热处理温度升高,花岗岩的纵波波速、抗压强度与弹性模量逐渐减小,峰值应变逐渐增加,且相比于自然冷却,水冷却作用后岩石的波速与力学性质劣化更显著.②通过CT扫描试验,获得了不同加热温度与热处理方式作用下花岗岩的孔裂隙结构空间分布特征,可以直观反映岩石细观结构的热损伤程度.当热处理温度小于等于 450℃时,花岗岩扫描切片中的热致裂纹数量较少,裂隙连通性较差;超过 450℃后,花岗岩内部微裂纹快速发育和扩展,并逐渐有形成裂隙网络的趋势,且水冷却对花岗岩的细观损伤致裂效果更明显.③基于三角网格离散技术,结合椭球模型重构算法和裂隙张量计算理论,对热冲击后花岗岩的三维裂隙场进行定量表征,并建立了裂隙组构张量与峰值强度的关系,进一步揭示了热冲击花岗岩细观结构对其力学性质的影响机理.
关键词：花岗岩热冲击力学性质CT扫描细观结构裂隙张量
分类号：TD315(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52204094)中国博士后科学基金资助项目(2021M701541)中国煤炭科工集团有限公司科技创新创业资金专项面上资助项目(2022-MS001)
论文发表日期：2023-08-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：15( 58-72 )
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