不同冷冲击作用下高温花岗岩损伤演化与致裂效果分析

发布时间：2023-02-26 06:01

　　温度对岩石所造成的热损伤影响显著,如:深部矿井降温、隧道火灾喷水灭火、地热抽采等均面临高温岩石冷冲击诱发损伤开裂问题。因此,开展大温差作用对高温岩石冷冲击损伤致裂研究,具有重要的研究价值与指导作用。目前,相关研究主要集中于高温岩石损伤及开裂方面,而围绕冷冲击后高温岩石损伤演化与致裂效果的研究相对较少。因此,本文采用理论分析、冷冲击试验及数值计算等研究手段,以高温花岗岩为研究对象,开展不同冷冲击作用对高温花岗岩致裂效果研究,通过对比不同冷冲击作用后高温岩样物理力学性能差异特性,藉此探究裂纹演化形态及致裂机理。主要研究工作如下:(1)不同冷冲击条件下含孔花岗岩温变及致裂效果分析;以含孔花岗岩作为对象,研究不同冷冲击前后,花岗岩开裂状况、裂纹形态等变化,并分析冷冲击过程中花岗岩温度变化规律。基于数码电子显微镜对花岗岩经历不同冷冲击作用后细观结构变化分析,开展裂纹开裂形态、延展方式等量化统计分析,探寻冷冲击作用诱发显著致裂变化的温度阈值,进而明确冷冲击作用诱发高温花岗岩致裂演化的普遍性规律。(2)冷冲击诱发高温花岗岩致裂演化数值模拟分析;基于室内试验测试结果,通过建立数值模型对不同冷冲击后高温...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状分析
        1.2.1 高温状态下岩石物理力学特性
        1.2.2 高温作用自然冷却后岩石物理力学性质研究现状
        1.2.3 高温作用自然冷却后岩石微观结构损伤特征研究现状
        1.2.4 高温岩石快速冷却后物理力学特性分析
        1.2.5 存在的问题及发展趋势
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
2 不同冷冲击作用下高温花岗岩致裂试验方案
    2.1 试样采集与制备
        2.1.1 含孔立方体花岗岩制备
        2.1.2 标准圆柱体花岗岩制备
        2.1.3 冷媒制备
        2.1.4 试验设备
    2.2 含孔立方体花岗岩冷冲击试验方案
    2.3 标准圆柱体花岗岩冷冲击试验方案
    2.4 本章小结
3 不同冷冲击作用下含孔花岗岩温变及致裂效果分析
    3.1 不同冷冲击作用下含孔花岗岩温变规律分析
    3.2 不同冷冲击作用下含孔花岗岩开裂状况及分析
    3.3 不同冷冲击作用下含孔花岗岩表观开裂量化分析
    3.4 不同冷冲击作用下含孔花岗岩细观裂纹延展特征状况
    3.5 冷冲击诱发含孔花岗岩致裂演化数值模拟分析
        3.5.1 数值模型建立及边界条件
        3.5.2 数值模拟结果分析
        3.5.3 数值模拟与试验结果对比分析
        3.5.4 数值模拟结果偏差分析
    3.6 本章小结
4 不同冷冲击作用下圆柱花岗岩损伤特征分析
    4.1 不同冷冲击作用下花岗岩波速特征
    4.2 不同冷冲击作用下花岗岩电阻响应特征
    4.3 不同冷冲击作用下花岗岩力学及声发射特征
    4.4 花岗岩物理参数与力学性能的响应特征
    4.5 本章小结
5 不同冷冲击对高温花岗岩致裂与损伤机理分析
    5.1 冷冲击对高温花岗岩细观致裂机理分析
        5.1.1 从热平衡角度分析冷冲击对高温花岗岩的致裂影响
        5.1.2 从矿物学角度分析冷冲击作用对花岗岩的致裂机理
        5.1.3 冷冲击作用下花岗岩裂纹形态差异特征分析
    5.2 冷冲击对花岗岩力学特性损伤分析
    5.3 冷冲击作用在EGS中的潜在应用思路初探
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3749965