热激发下花岗岩细观破裂演变规律研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gogouu
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
日益紧张的能源问题和环境问题促使能源结构的变革,在该变革过程中,地热能以其蕴藏量丰富、分布广泛、单位成本低及可再生的特点脱颖而出,将有可能成为未来能源的重要组成部分。现有建造人工热储的方法一般可分为三大类:水力压裂、热激发、化学激发。花岗岩作为地热资源开采的重要组成部分,在热冲击、化学激发过程中岩石会发生破裂,导致其微观孔隙裂隙的萌生,扩展和演化,这一过程导致了其宏观力学性能的降低,但大大改善了花岗岩的致密性和低渗透性,进而有利于地热资源的有效开采。因此,研究热激发下花岗岩细观破裂演变规律具有十分重要的意义。该论文在干热岩地热开采大背景下,以取自青海共和盆地GR2#2750 m处的花岗岩为试验样品,借助于显微镜观察花岗岩酸化规律,利用高精度CT扫描系统对不同热冲击温度下的花岗岩进行了细观分析,结合花岗岩的宏观力学实验结果,得到了热冲击、化学激发下花岗岩的细观破裂演变与宏观力学规律间的联系。得到了如下主要结论:(1)基于显微镜观察花岗岩酸化规律发现,化学激发会溶蚀花岗岩的矿物成分,本次试验中,云母和长石均被酸液溶蚀,这一过程致使花岗岩产生了孔隙裂隙,宏观上其力学性能显著降低,但大大改善了花岗岩的致密性和低渗透性。(2)基于高精度显微CT系统,对热冲击作用下花岗岩细观-宏观破裂规律进行研究发现,花岗岩的热冲击破坏首先发生在岩样表面,且热破裂为不均匀热破裂。加热温度为400℃时,花岗岩表面和内部孔隙均明显增加,发生了热破裂现象,但表面仍未形成贯通的裂隙。由此得花岗岩热冲击破坏的温度阈值为400℃。(3)当花岗岩热冲击过程中的冷却温度均为60℃时,随着加热温度的升高,花岗岩表面及内部的孔隙、裂隙会随之变化,裂隙的长度和宽度逐渐增大,孔隙越来越多,聚集在裂隙周围,且随着加热温度进一步提高,产生的孔隙会互相连通形成裂隙,最终裂隙扩展,形成“破坏面”,此后随着裂隙厚度的增加,该“破坏面”会逐步拓展,导致花岗岩全部发生热破坏。联系不同热冲击温度下花岗岩宏观力学实验发现,冷却温度相同时,加热温度越高,花岗岩力学性能降低越明显。(4)热冲击后的花岗岩细观破裂规律不仅与其初始的加热温度有关,还跟冷却水的温度有关,与其加热温度与冷却介质的温差无关。通过分析不同冷却温度下花岗岩热冲击后宏观力学特性发现,冷却温度相同时,加热温度越高,花岗岩力学性能降低越明显。(5)借助于高精度显微镜与CT系统,通过热冲击和化学激发方法研究了热冲击和酸化作用下花岗岩的细观破裂到宏观破坏的演变规律,为干热岩地热开发中人工热储建造提供了指导,由试验结果可知,酸化主要是溶蚀长石等易溶解矿物,有助于干热岩地热开发过程中建立体积巨大、裂隙发育的三维水岩换热通道,提高干热岩热交换效率,提高产能。
其他文献
地应力是影响煤层渗透率的关键参数之一,也是控制煤层气井压裂与排采措施的关键要素,因此地应力在煤层气勘探和开发中具有至关重要的作用。目前,煤层气地应力研究中存在两个主要科学与技术问题:一方面是现有煤储层地应力大都基于测井数据获得,对测井数据的依赖性较强,其准确性受所选择的计算模型影响较大,需要对计算模型的相关参数和适用性进行评价和验证,并且对于测井数据不足的区域则无法采用该方法获取地应力资料;另一方
近年来利用在重介质旋流器上附加外置磁场调节其分选效果的研究取得了一定成效,但静态磁场不能调控重介质悬浮液的切向速度,静态磁场对重介质旋流器的调控是不全面的。为了进一步优化磁场对重介质旋流器分选密度的在线调控,笔者尝试通过外加旋转磁场影响重介旋流器内部流场与密度场的方式,进而调节旋流器的分选特性。采用将永磁铁同轴置于重介质旋流器筒体处、锥部的不同位置处、底流口处的方法,采用三相异步电机来控制磁铁的旋
全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)是治疗终末期膝关节骨关节炎的方法之一[1]。在加速康复以及微创外科理念的推动下,手术技术日趋成熟,围术期多模式镇痛广泛开展,TKA术后住院时间逐渐缩短,TKA日间手术在我国已经具备成熟条件。日间手术(ambulatory surgery/day surgery)是指入院、手术和出院在1个工作日(24 h)之内完成[2]。
期刊
瞬变电磁法对低阻异常体的反应敏感,是目前探测采空积水区的有效方法,但对于双层采空区而言,由于受上部采空积水区“低阻屏蔽”的影响,在探测下部的采空积水区不容易圈定准确范围。矿井瞬变电磁法一般在井下施工巷道中进行探测,由于巷道工作环境复杂,受干扰较为严重,其为井下全空间的综合反应,往往会造成多解性现象。针对上述问题,采用地面瞬变电磁和矿井瞬变电磁数据联合解释的方式:即利用地面瞬变电磁法向下进行探测,主
浮选是煤炭分选的一种重要方法。浮选过程中最重要的步骤是气泡的矿化,它是煤粒与气泡间共同作用的结果。为提高气泡矿化效能,非极性油被广泛的应用于浮选过程中。因此,本文重点研究油类捕收剂对煤粒与气泡间相互作用行为的影响。首先,采用煤粒气泡黏附装置研究了煤粒与气泡间碰撞、黏附的动态行为。利用不同类型的油对煤粒进行改性,通过比较煤粒与气泡黏附行为的差异来分析油性捕收剂的作用机理。其次,利用扬声器振动装置分析
随着我国经济的高速发展,人类社会对资源的需求也不断增加,从而加剧了地下资源的开采,例如:煤炭、天然气、石油等自然资源开采。当采空区形成之后,采空区周围岩层的原始应力状态发生变化,周围岩层以及地表发生形变、移动,直至达到新的应力平衡。而在此过程中,可能会导致采空区上方建筑物产生破坏、坍塌,从而造成公民生命财产的损失。因此,研究地表形变与开采时间的关系对采空区地表变形防治方面具有重要的指导意义。本文主
大同煤田石炭-二叠煤系地层受到印支期和燕山期大面积的火成岩侵入,对煤层结构产生了极大破坏并降低了煤的利用价值,严重影响了煤矿的安全生产和经济效益。研究火成岩空间分布特征、形态学特征和煤与火成岩之间的相互作用过程,对煤矿安全高效的开采、完善煤接触变质作用的研究有重要的工程和科学意义。通过分析大同煤田7个井田的地质勘探资料、地质编录和样品测试分析等手段,结合前人研究成果,对大同煤田北部石炭-二叠含煤地
近年来,煤炭资源的不断开采形成了大量采空区,对地表造成了多种形式的破坏,包括:滑坡、地裂缝、塌陷坑等,同时开采对采空区上方建构筑物造成了不同程度的损坏,导致矿区与周围居民矛盾尖锐。传统的解决方法是进行静态预测,而开采沉陷在时间和空间上是一个复杂的四维变化过程,静态预测因无法体现动态变化在实际应用中存在缺陷,此时依据动态移动变形规律建立动态沉陷预测模型就显得尤为重要,矿方可根据动态预测模型对受扰动的
地裂缝作为开采沉陷损害地表环境的主要形式之一,时刻威胁着人民生产生活的安全。不同地质采矿条件下地表移动变形规律存在明显的差异性,特别是山西省境内黄土覆盖地区较多,此条件下受采动影响更易产生地裂缝,因此对于上覆岩层移动变形及地裂缝发育的主要影响因素研究至关重要。本文以山西省境内多处矿区采煤引起的地表非连续变形为研究背景,采用现场调查、理论分析、数值模拟等方法对不同土岩比条件下开采覆岩及地表非连续移动
采空区下方煤体采掘过程中,不仅会承受上方遗留煤柱集中应力的作用,而且会伴有爆破、打钻、采煤机割煤等机械运转和瓦斯突出等动态活动,极易引发采空区上方顶板的二次断裂垮落、断层滑移等动载扰动,动载应力波传播至下方巷道,可能诱发冲击地压等动力灾害事故。本文针对上述研究背景,综合采用了室内力学实验、理论分析和数值模拟等相结合的方法,运用岩石力学、材料力学、结构力学、矿山压力与岩层控制、弹性力学和岩石动力学等