花岗岩热-固耦合实验特性研究
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【摘要】：高放废物库开挖、施工、填料密封、监控,直到他们的漫长过程中服务期结束时,当高水平放射性废物库发生泄漏,将导致放射性废物近场的岩石墙壁温度的升高,造成岩石应力重新分布。在高温下,周围的岩石会产生新的裂缝,这些裂隙是一个潜在的泄漏放射性核素通道。因此,放射性废物高水平的安全处置是核能可持续发展,环境保护和子孙后代的福祉产生的重要影响因素,寻求安全,有效,可用,永久性贮存高水平放射性废物是一个亟待解决的课题之一。岩石和辐射热的长期效应的物理力学性能等参数评价对地下储存库场址选取,地下实验室施工和设计等显得尤为重要。由于地下贮存场地的开挖与制作,以及高放废物的化学作用,放射性废料地下处置必需考虑以下诸热-固耦合过程中的彼此相互作用。由于地下贮存场地的开挖与建造,以及高放废物的化学作用,放射性废物地下处置必须考虑以下诸热-固耦合过程中的相互作用:1)由于高放废物衰变放热过程而引起的岩体热学参数变化以及由此引起试样的裂隙度变化。2)高放废物在开挖过程中而引起的岩石裂隙度的变化以及相应反作用的试样热学参数变化;通过以上叙述,建立真正能够从物理化学力学内在机制上准确反映高放废物处置库花岗岩裂隙热(T)-应力(M)耦合机理的理论模型和分析方法仍然是很重要的。本论文主要分析温度对试样的热学参数和三轴压缩试验的力学性质影响研究,主要实验内容如下:1)完整和热处理后试样进行矿物成分和元素含量分析2)完整和热处理后花岗岩试样进行热学参数测定试验,测得花岗岩的热膨胀系数、热传导系数和比热容等热学参数。3)完整和热处理后花岗岩开展三轴试验,测得温度影响下的花岗岩力学性质。研究结果得出:本实验花岗岩试样主要由钾长石钠长石云母石英和少量的绿泥石方解石组成。温度的升高,导致完整试样和热处理后试样的比热容轴向膨胀系数和热导系数的数值也随之增大。通过三轴试验发现,温度在常温~300℃内对花岗岩的力学性质影响基本不大。
【关键词】：花岗岩 温度 热学参数 热固耦合 三轴试验
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU45
【目录】：
- 摘要4-5
- Abstract5-8
- 第1章 绪论8-17
- 1.1 选题依据及研究意义8-10
- 1.2 国内外研究现状与发展动态10-14
- 1.2.1 花岗岩力学特性试验研究11
- 1.2.2 高温条件下花岗岩力学特性试验研究11-13
- 1.2.3 花岗岩微观矿物成分分析实验研究13-14
- 1.3 本文主要研究内容及研究方法14-17
- 第2章 花岗岩物性分析实验17-26
- 2.1 试验设备简介17-19
- 2.1.1 扫描电镜仪器设备简介17-18
- 2.1.2 Bruker AXS D8-Focus X射线衍射仪设备简介18-19
- 2.2 花岗岩物性分析实验19-25
- 2.2.1 完整花岗岩X衍射实验19-20
- 2.2.2 完整花岗岩扫描电镜实验20-24
- 2.2.3 热处理后花岗岩X衍射实验24-25
- 2.3 本章小结25-26
- 第3章 花岗岩热学参数测试试验26-39
- 3.1 试验设备简介26-29
- 3.1.1 XPZ-300岩石膨胀仪基本原理26-27
- 3.1.2 CPH-300岩石比热容测试仪27-28
- 3.1.5 HPA-300岩石导热系数测试仪28-29
- 3.2 完整试样热学参数测试试验29-32
- 3.2.1 完整试样膨胀系数测试试验29-30
- 3.2.2 完整试样比热容测试试验30-31
- 3.2.3 完整试样导热系数测试试验31-32
- 3.3 热处理后试样热学参数测试试验32-35
- 3.3.1 热处理后试样膨胀系数测试试验32-33
- 3.3.2 热处理后试样比热容测试试验33-34
- 3.3.3 热处理后试样导热系数测试试验34-35
- 3.4 试验结果分析35-37
- 3.5 本章小结37-39
- 第4章 花岗岩三轴压缩试验39-58
- 4.1 试验设备39-43
- 4.1.1 三轴压力室及温控系统41-43
- 4.2 试验过程43-45
- 4.3 试样的制备45
- 4.4 完整试样三轴压缩试验45-52
- 4.4.1 不同围压条件下应力-应变曲线46-50
- 4.4.2 围压强度变化对试样峰值强度的影响50
- 4.4.3 试验结果及分析50-52
- 4.5 热处理后试样三轴压缩试验52-57
- 4.5.1 不同围压条件下的应力-应变曲线53-54
- 4.5.2 温度对花岗岩峰值强度和弹性模量的影响54-55
- 4.5.3 温度对花岗岩弹性模量的影响55-57
- 4.6 试验结果分析57
- 4.7 本章小结57-58
- 第5章 结论与展望58-60
- 5.1 主要结论58-59
- 5.2 展望59-60
- 参考文献60-64
- 致谢64
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1 张立亭 江光亮 本报记者 李R
本文编号：323088
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