花岗岩微观尺度热损伤的动态CT图像观测及数值模拟
许渊1
梁钧政1
刘洁2
1.中山大学地球科学与工程学院,广东 珠海 5190822.中山大学地球科学与工程学院,广东 珠海 519082;广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室,广东 珠海 519082;南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海),广东 珠海 519082
摘要：花岗岩在微观尺度的非均质性影响其在受热环境下裂缝的形成与发育.本文依据高精度原位同步辐射CT观测,分析一个Westerly花岗岩样品先存孔隙的赋存状态,以及在加热到 395℃的过程中热裂缝的形成与发展;随后,基于CT图像进行离散元建模,模型中包含先存孔隙和不同矿物,模拟研究热裂纹的形成与发展规律,并与CT观测结果对比.CT图像分析表明,花岗岩中除了存在微小孔隙,不同矿物颗粒之间也有较多裂缝发育;大约 100℃时就有少量新生裂缝形成,200℃以上可以观察到较大裂缝的形成,随后逐步发展成连通的孔隙网络.离散元数值模拟表明,热裂纹主要沿不同矿物颗粒的交界面发育,裂缝形成温度和分布规律与CT观测具可比性;对比不含先存孔隙的模型,原生孔隙的存在使得矿物晶体内部热应力值略低,但同时岩石热裂纹的起裂温度明显降低,这意味着含先存孔隙的花岗岩在 200℃以下就已发生损伤.这些认识有助于深入理解不同花岗岩的热损伤发展规律,并为岩石受热破坏的预测提供参考依据.
关键词：花岗岩热损伤微观CT动态观测数值模拟
分类号：O242(计算数学)P588.121(岩石学)P313(大地（岩石界）物理学（固体地球物理学）)
资助基金：国家自然科学基金(42072251)
论文发表日期：2025-09-30
在线出版日期：2025-10-28（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 752-762 )
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