基于低场磁共振的北山花岗岩热损伤研究
发布时间：2021-11-22 10:52
研究岩石的热破裂和损伤机制在高放废物地质处置工程中越来越受到重视。以我国甘肃北山的高放废物处置库的花岗岩岩样为研究对象,采用低场核磁共振系统、MTS岩石力学试验机、倒置镜像光学显微镜对重点预选场址花岗岩的热稳定性开展室内试验研究。研究发现:①核磁共振T2谱图在0～400℃没有明显变化,当温度高于500℃时,T2谱图振幅显著增大且向右大幅移动,T2谱面积与孔隙率在加热过程中呈现幂率关系;②峰值应力随着温度和孔隙度的增加以幂律关系降低;③通过核磁共振成像（MRI）发现,温度低于500℃时质子密度分布均匀且没有发现明显的质子密度簇,说明岩石内部结构稳定。当温度高于500℃时,晶体裂纹和边界裂纹的产生致使出现大量的高质子密度区域,并随着温度持续升高质子密度高的微小区域融合成大的连通区域;④花岗岩岩样在不同温度条件下的核磁成像像素的概率密度函数都服从对数正态分布,当温度超过500℃,概率密度函数整体向右转移;⑤通过显微结构观察,500℃时在长石晶间和长石晶粒与石英晶粒间有边界裂纹产生,并在晶体内部出现少量的穿晶裂纹,当试样温度加热到600℃时,超过了石英α/β相变点,石英颗粒产生大面积透明状穿晶...
【文章来源】：煤炭学报. 2020,45(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
花岗岩的XRD衍射分析
实验装置
首先采用管炉以4℃/min的升温速率加热并达到预设温度(100,200,300,400,500,600,700℃)，加温速度不宜过快，避免因热冲击造成花岗岩内部结构受损。为了保证实验精度且减少实验的误差，每个目标温度选择5个试样为1组。为确保岩样内部受热均匀，试件加热至预定的目标值时保温2 h，之后以恒定降温速率对试样进行冷却(避免进一步产生微裂纹)[5,19]。为了揭示受热后花岗岩内部结构损伤机制和变化过程，采用MacroMR12-150H-I核磁共振岩芯微观无损检测成像与分析系统对热损伤后的岩芯进行测试。核磁共振CPMG序列和成像参数详见表1,2。最后，采用MTS815岩石力学实验机对损伤后的岩样进行单轴压缩试验，观察各温度下的岩样力学参数演化规律，寻求力学参数与核磁参数的关联性。实验装置如图3所示。图2 花岗岩的XRD衍射分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于低场核磁共振的干湿循环对泥质砂岩微观结构劣化特性的影响[J]. 谢凯楠,姜德义,孙中光,宋中强,王静怡,杨涛,蒋翔. 岩土力学. 2019(02)
[2]高放废物处置北山预选区地表岩体质量评价及其应用[J]. 魏翔,杨春和,陈世万,霍亮. 东北大学学报(自然科学版). 2017(10)
[3]热损伤后北山花岗岩裂隙演化及渗透率试验研究[J]. 陈世万,杨春和,刘鹏君,魏翔. 岩土工程学报. 2017(08)
[4]北山花岗岩热破裂室内模拟试验研究[J]. 陈世万,杨春和,刘鹏君,王贵宾,魏翔. 岩土力学. 2016(S1)
[5]冻融作用下岩石的微观损伤及动态力学特性（英文）[J]. 周科平,李斌,李杰林,邓红卫,宾峰. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(04)
[6]用核磁共振测井资料评价碳酸盐岩等复杂岩性储集层[J]. 谭茂金,赵文杰. 地球物理学进展. 2006(02)
[7]花岗岩板渐进破坏过程的微观研究[J]. 李炼,徐钺,李启光,谭国焕,李廷芥,葛修润. 岩石力学与工程学报. 2002(07)
[8]利用T2分布进行岩石孔隙结构研究[J]. 运华云,赵文杰,刘兵开,周灿灿,周凤鸣. 测井技术. 2002(01)
本文编号：3511541
【文章来源】：煤炭学报. 2020,45(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
花岗岩的XRD衍射分析
实验装置
首先采用管炉以4℃/min的升温速率加热并达到预设温度(100,200,300,400,500,600,700℃)，加温速度不宜过快，避免因热冲击造成花岗岩内部结构受损。为了保证实验精度且减少实验的误差，每个目标温度选择5个试样为1组。为确保岩样内部受热均匀，试件加热至预定的目标值时保温2 h，之后以恒定降温速率对试样进行冷却(避免进一步产生微裂纹)[5,19]。为了揭示受热后花岗岩内部结构损伤机制和变化过程，采用MacroMR12-150H-I核磁共振岩芯微观无损检测成像与分析系统对热损伤后的岩芯进行测试。核磁共振CPMG序列和成像参数详见表1,2。最后，采用MTS815岩石力学实验机对损伤后的岩样进行单轴压缩试验，观察各温度下的岩样力学参数演化规律，寻求力学参数与核磁参数的关联性。实验装置如图3所示。图2 花岗岩的XRD衍射分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于低场核磁共振的干湿循环对泥质砂岩微观结构劣化特性的影响[J]. 谢凯楠,姜德义,孙中光,宋中强,王静怡,杨涛,蒋翔. 岩土力学. 2019(02)
[2]高放废物处置北山预选区地表岩体质量评价及其应用[J]. 魏翔,杨春和,陈世万,霍亮. 东北大学学报(自然科学版). 2017(10)
[3]热损伤后北山花岗岩裂隙演化及渗透率试验研究[J]. 陈世万,杨春和,刘鹏君,魏翔. 岩土工程学报. 2017(08)
[4]北山花岗岩热破裂室内模拟试验研究[J]. 陈世万,杨春和,刘鹏君,王贵宾,魏翔. 岩土力学. 2016(S1)
[5]冻融作用下岩石的微观损伤及动态力学特性（英文）[J]. 周科平,李斌,李杰林,邓红卫,宾峰. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(04)
[6]用核磁共振测井资料评价碳酸盐岩等复杂岩性储集层[J]. 谭茂金,赵文杰. 地球物理学进展. 2006(02)
[7]花岗岩板渐进破坏过程的微观研究[J]. 李炼,徐钺,李启光,谭国焕,李廷芥,葛修润. 岩石力学与工程学报. 2002(07)
[8]利用T2分布进行岩石孔隙结构研究[J]. 运华云,赵文杰,刘兵开,周灿灿,周凤鸣. 测井技术. 2002(01)
本文编号：3511541
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