西部冻结凿井白垩系弱胶结红砂岩冻融劣化机理试验研究

发布时间：2021-07-28 20:16

　　我国西部地区白垩系和侏罗系煤系地层具有成岩晚、胶结差、强度低、遇水泥化砂化、无稳定隔水层、层间导水性强的特点,煤矿冻结建井冻结壁解冻后井筒渗水、淹井等事故频发。本文以白垩系富水弱胶结红砂岩为研究对象,充分考虑弱胶结红砂岩在地层内部赋存的地应力条件,对弱胶结红砂岩冻融劣化的机理进行试验研究。首先基于力学试验获得了弱胶结红砂岩冻结及冻融劣化后的力学强度与变形特征,阐述了弱胶结红砂岩冻融劣化机理及冻融过程中地应力的影响机制。然后结合CT扫描及三维微细观结构重构技术给出了冻融劣化导致的弱胶结红砂岩微细观孔隙结构变化的量化规律。之后基于三轴渗流试验并结合声发射技术获得了弱胶结红砂岩冻融前后渗流-应力耦合特性的变化规律,揭示了弱胶结红砂岩渗流-应力耦合作用下内部损伤、破裂的演化机制。最后建立了多孔岩石冻融后渗流-应力耦合作用下的统计损伤本构模型。详细结论如下:1.获得了白垩系弱胶结红砂岩冻结及冻融劣化后的强度与变形特性,阐述了弱胶结红砂岩冻融劣化机理及冻融过程中地应力的影响机制。白垩系弱胶结红砂岩强度低、胶结差、孔隙率高,对冻融作用非常敏感。相对于常温状态,-15℃冻结温度下红砂岩强度增加了 12... 

【文章来源】：中国矿业大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：160 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２冻结管环形导水区域??Ｆｉｇ．?１．２?Ａｎｎｕｌａｒ?ｗａｔｅｒ－ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ?ｒｅｇｉｏｎ?ａｒｏｕｎｄ?ｆｒｅｅｚｉｎｇ?ｐｉｐｅ??

技术路线

图２．１红砂岩ＸＲＤ成分分析样品??

【参考文献】：
期刊论文
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[3]循环荷载作用下冻结灰砂岩强度特征与弹性模量演化规律[J]. 李涛,马永君,刘波,盛海龙,贺鹏.  煤炭学报. 2018(09)
[4]红砂岩吸水软化及冻融循环力学特性劣化[J]. 王鹏,许金余,方新宇,王佩玺,刘少赫,王浩宇.  岩土力学. 2018(06)
[5]冻融后不同含水状态砂岩的剪切破坏特性[J]. 贺晶晶,师俊平.  岩石力学与工程学报. 2018(06)
[6]冻融环境下岩体损伤力学特性多尺度研究及进展[J]. 杨更社,申艳军,贾海梁,魏尧,张慧梅,刘慧.  岩石力学与工程学报. 2018(03)
[7]低渗储层砂岩渗流–应力–损伤渐裂过程的渗透特性演化研究[J]. 刘先珊,王科,许明.  岩土工程学报. 2018(09)
[8]水分与冻融环境下岩石动态拉伸试验及细观分析[J]. 闻名,许金余,王鹏,刘石,方新宇,刘少赫.  振动与冲击. 2017(20)
[9]冻融红砂岩的SHPB试验研究及细观分析[J]. 刘少赫,许金余,王鹏,刘石.  振动与冲击. 2017(20)
[10]花岗岩超低温冻融循环后力学特性研究[J]. 张牡丹,王苏然,曾健霜,徐超,王玥晗.  上海理工大学学报. 2017(05)

博士论文
[1]深井富水砂岩冻结解冻后的渗流应力耦合试验研究[D]. 刘念.中国矿业大学(北京) 2017
[2]流固耦合作用下岩体渗流演化规律与突水灾变机理研究[D]. 黄震.中国矿业大学 2016
[3]白垩系冻结岩石的力学试验及其损伤演化声发射特征研究[D]. 张功.中国矿业大学(北京) 2015
[4]渗流—应力耦合作用下岩石损伤破裂演化模型与煤层底板突水机理研究[D]. 陆银龙.中国矿业大学 2013
[5]基于CT图像处理的冻结岩石细观结构及损伤力学特性研究[D]. 刘慧.西安科技大学 2013
[6]基于X-ray CT和有限元方法的沥青混合料三维重构与数值试验研究[D]. 万成.华南理工大学 2010

硕士论文
[1]基于CT图像处理的冻融岩石细观损伤特性研究[D]. 刘慧.西安科技大学 2006



本文编号：3308572