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花岗岩多次高温水冷热冲击后力学试验

2021-06-24彭海旺

科学技术与工程 2021年13期

彭海旺,余 莉

(河北大学建筑工程学院,保定 071002)

地热能是一种新型清洁能源,主要以高温花岗岩为主,近年来随着地热能的勘探开发[1-2],考虑深部钻井围岩稳定问题成为岩石工程研究热点问题之一[3]。在地热井钻井过程中,采用钻井液与泥浆循环方式,高温围岩将与低温液体循环接触,在较短的时间内产生大量热交换,围岩表面温度急剧下降,发生热冲击作用,这会对岩石造成较大的损伤,出现热破裂现象,因此,研究花岗岩在高温水冷循环热冲击后的力学行为及开裂情况在岩石力学工程中具有重要的意义。

目前,中外学者对高温岩石及复杂地质环境中岩石力学的相关问题展开了大量的研究探索[4-5]。高美奔等[6]采用统计方法对工程温压内花岗岩单轴、三轴压缩、三轴卸荷试验条件下宏观破裂特征进行了分区分析,结果发现,岩性主要受围压影响;在低围压区,温度对岩样破裂方式有一定的影响,针对温压耦合条件,考虑双变量的分析结果更为客观合理,宜建立多破裂面复合型模型探讨其发生机理。戴俊等[7]为了分析不同冷却方式对微波照射后花岗岩损伤的影响程度,对微波照射后的花岗岩分别经自然冷却、洒水冷却和水流冲击冷却3种方式冷却,结合热成像试验和单轴抗压试验,对其温度场变化及强度性能进行研究。王田龙等[8]基于弹性力学平面应力理论,建立了岩石热破裂门槛值计算模型。采用逾渗理论,选择服从于Weibull分布的非均质花岗岩、砂岩,根据变温函数,对热破裂门槛值计算模型精确性进行验证,并与试验门槛值结果进行对比。……

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