高温水冷后花岗岩微观孔径及渗透性分析

高温热处理后岩石的物理力学性质的变化与其内部孔隙结构的改变有关.以高温水冷处理后的两种花岗岩为研究对象,进行了气体渗透试验,研究了其渗透性随温度的演化规律及微观孔隙结构的变化,并利用比表面积及孔径分析测试从微观层面分析了高温水冷处理后花岗岩的损伤演化和裂隙发育机理,为宏观物理性质改变提供了理论依据.结果表明,两种不同的花岗岩在受到高温水冷后表现出相同的规律,随着温度的升高,岩石内部逐渐产生温度裂隙,比表面积增大、总孔体积增大.利用比表面积及孔径分析得到了岩石内部纳米级孔隙的分布情况,发现在温度的作用下岩石内部的介孔受温度的影响最大.可见,在高温热处理后花岗岩内部的温度裂隙是影响岩石物理性质的主要因素之一,同时利用比表面积及孔径分析测试可以得到花岗岩内部的纳米级孔隙分布情况,为花岗岩的微观孔隙结构研究提供了技术支持.     

考虑转动阻抗对砂力学特性影响的离散元分析

基于离散元法进行一系列砂真三轴剪切模拟试验,探讨了颗粒间转动阻抗对砂宏细观力学特性的影响。分析了不同抗转动系数下砂的力学特性,并从细观角度解释了转动阻抗的影响机制。结果表明:随着抗转动系数的增加,偏应力峰值及其对应的峰值内摩擦角相应增加,同时应变软化现象逐渐加剧。在细观层面,从有效配位数、概率密度、颗粒间法向接触力和各向异性的角度分析转动阻抗的影响机理。研究进一步发现,转动阻抗抑制了砂颗粒之间的相对转动,导致砂颗粒之间的平均配位数降低;砂颗粒间强接触力概率密度及接触力大小均随着抗转动系数的增大而增大;通过三维直方图直观定性分析由不同转动阻抗对法向接触力以及应力诱发各向异性的影响,同时结合第二不变量表征组构张量和法向接触力张量的各向异性,发现各向异性系数均随着抗转动系数的增大而增大。     

循环高温冷却作用后花岗岩渗透率演变试验

干热岩利用介质发电过程中，其内部不同温度梯度的岩层会产生温度交替变化，研究循环高温作用下岩石的渗透性可提高其利用效率。本文开展了循环高温（400 ℃和600 ℃）冷却后花岗岩的气体渗透率试验，探讨温度、循环次数、冷却方式、围压对花岗岩内部流体传输的影响，从不同角度分析花岗岩气体渗透率在循环高温冷却作用下的演变规律。结果表明：随着循环次数增加，温度越高，岩样劣化越明显，高温淬火普遍比自然冷却劣化严重。岩样第一次高温冷却后的损伤程度最为严重，质量损失率均占6次循环过程总质量损失率的近一半。岩样表观渗透率在2次循环后增大了两个数量级（从10^-18 m2到10^-16 m2）。第4和第6次循环，其表观渗透率在高温淬火冷却下有缓慢增长，在自然冷却下变化很小。