高温三轴应力下粗、细粒花岗岩力学特性研究

发布时间：2025-07-05 10:21

　　 干热岩地热真正开发的是深层的干热岩地热,由于成岩环境的不同,深层花岗岩的矿物组成及细观结构与浅层花岗岩有较大差异。为揭示真正深层花岗岩特性用以指导干热岩地热开发,文章对中国山西芦芽山花岗岩(粗粒花岗岩)及中国山东鲁灰花岗岩(细粒花岗岩)高温(100～400℃)三轴应力下的热、力学特性差异进行了研究。试验得出,粗粒花岗岩热膨胀系数随温度的升高呈线性增加趋势,其热膨胀系数平均为细粒花岗岩的1.52倍,且在400℃时二者差值最大。粗粒花岗岩弹性模量随温度的升高呈先增后减的趋势,其随温度变化的阈值温度为300℃.此外,细粒花岗岩弹性模量为粗粒花岗岩的1.4～2.6倍,且差异会随着温度及围压的升高而增大。经显微观测可知,粗粒花岗岩含有的大量原生裂隙及其极端的非均质性导致了粗粒花岗岩更大的热应变以及更加劣化的力学性质,进而使得粗粒花岗岩在高温高压条件下拥有更高的渗透性。这为干热岩地热开发过程中高效率、低成本以及大范围地建造人工储留层提供了良好的地质基础。

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【部分图文】：

图2 高温高压岩体力学试验机

试验具体过程为:测量粗、细颗粒花岗岩试样尺寸后装入三轴压力试验机,先后施加轴压(σa)及围压(σc)至4MPa,随后升温至预定目标温度值(100℃,150℃,200℃,250℃,300℃,350℃及400℃)并保温2h,升温速率20℃/h.保温完成后,保持围压....

图1 粗、细粒花岗岩试样

两类花岗岩通过取芯、车削加工成Φ50mm×100mm的标准圆柱体,见图1.1.2试验设备及方法

图3 粗、细颗粒花岗岩轴向热应变随温度变化曲线

式中:α为试样热膨胀系数,St1、St2分别是温度为t1、t2时试样的轴向热应变。粗、细粒花岗岩热膨胀系数随温度的变化规律见图4.图4粗、细颗粒花岗岩热膨胀系数随温度变化曲线

图4 粗、细颗粒花岗岩热膨胀系数随温度变化曲线

图3粗、细颗粒花岗岩轴向热应变随温度变化曲线由图3、图4可知:

本文编号：4055946