岩石热流固耦合下细观孔隙结构演化规律及弱化机理

为研究煤炭地下气化开采、高温岩体地热和煤层气等开发的稳定性,揭示固流热耦合条件下岩石的细观参数演化规律,采用固流热耦合万能试验仪对北山花岗岩在高温(100～700℃)、三轴条件下(静水压力25 MPa)进行渗透试验。对试验后的试件进行了细观物理参数(孔体积、孔比表面积、孔数量比例、平均孔吼半径、平均孔径、迂曲度、孔隙率和分形维数)测定。研究结果表明:在固流热耦合试验条件下,花岗岩的孔隙率和分形维数随着温度的升高并非持续增大,在300℃会出现下降的现象;在固流热耦合试验条件下,花岗岩的超微孔(10nm)的细观物理参数值均随着温度的升高出现先减小再增大然后再减小的趋势,其中400℃是拐点,花岗岩的中孔(1000～10000nm)和大孔(10000nm)的细观物理参数值随温度的变化规律与超微孔相比截然相反;当温度大于500℃时,由于花岗岩高温裂化严重,三轴应力对花岗岩会造成较大的损伤。试件细观物理参数随温度的变化率要大于100～300℃时细观物理参数的变化率。试验结果可为高温地下工程岩石的稳定性分析提供理论指导。