采矿与安全工程学报 ›› 2021, Vol. 38 ›› Issue (1): 138-145.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2020.0001

• 论文 • 上一篇    下一篇

干热岩高温力学特性及热冲击效应分析

张洪伟,万志军,周长冰,赵毅鑫,王伟,杨玉亮,滕腾   

  1. 1.中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室,北京 100083;2.中国矿业大学(北京)能源与矿业学院, 北京 100083;3.煤与煤层气共采国家重点实验室,山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司,山西 太原 030024; 4.中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室,矿业工程学院,江苏 徐州 221116; 5.绍兴文理学院土木工程学院,浙江 绍兴 312000
  • 出版日期:2021-01-15 发布日期:2021-01-29
  • 通讯作者: 万志军 E-mail:zhjwan@126.com
  • 作者简介:张洪伟(1990— ),男,山东省邹城市人,博士,讲师,硕士生导师,从事煤炭智能开采、高温岩石力学与地热开发等方面的研究。
  • 基金资助:
    中央高校基本科研业务费项目(2020XJNY03);国家自然科学基金项目(51674242)

High temperature mechanical properties and thermal shock effect of hot dry rock

  • Online:2021-01-15 Published:2021-01-29

摘要: 在地热开发进程中,岩石所处温度的改变会导致其力学性质发生变化。通过开展实时高温下花岗岩试样的压缩实验,研究了温度对花岗岩力学强度的影响规律;分析了实时高温和热冲击条件下花岗岩物理力学性质的差异,并提出了热冲击损伤系数的概念,揭示了热冲击损伤破岩机理。结果表明:高温会弱化岩石抗压强度和弹性模量,在25~200 ℃之间,岩石抗压强度随温度增加逐渐降低,在200~300 ℃之间,抗压强度降低幅度较大,超过300 ℃以后,抗压强度平稳中略有降低,总体而言,随着温度的增加岩石弹性模量逐渐减小。热冲击弱化岩石力学强度比加热更剧烈,在200~400 ℃之间,由热冲击引起的损伤能使岩石抗压强度降低9.4%~15.0%,在500 ℃时的降幅可高达21.1%,因此,热冲击破坏力比一般的热应力要剧烈。通过引入热冲击系数,可在传统的统计损伤本构模型基础上建立热冲击损伤本构模型,揭示了岩石热冲击损伤破岩机理,热冲击对岩石裂纹的扩展、贯通和萌生具有明显促进作用,在实际工程中可通过该方法对干热岩储层进行改造,提高储层渗透性和取热效率。

关键词: 地热开发, 岩石力学, 热冲击, 干热岩

中图分类号: