高温三轴应力下寒武系鲕状灰岩单裂隙渗流特性研究

裂隙渗流特性对中深层地热开发至关重要。为研究高温三轴应力下寒武系鲕状灰岩单裂隙渗流特性,采用高温三轴渗流试验系统,进行不同温度(室温至400℃)、不同三轴应力(20～35 MPa)的渗流试验。结果表明：在恒温条件下,随着轴向应力增加,裂隙岩样的渗透率逐渐升高;在恒温条件下,随着侧向应力增加,裂隙岩样的渗透率逐渐降低;在渗透压力不变的情况下,在室温至400℃的升温过程中,裂隙岩样的渗透率随温度的升高而降低。在升温初期,单裂隙面岩样渗透率降低速率很大,在400℃的温度条件下,渗透率接近于0。研究结果可为中深层地热开发提供一定的指导。     

裂隙几何特征对岩体力学特性的模拟试验研究北大核心

为探究裂隙结构面对岩体力学特性的影响,对含预制裂隙岩样进行压缩模拟试验,基于SEM、NMR、Vic-3D技术,结合声学及宏细观结构特征对岩体进行多尺度研究,重点分析裂隙几何特征对岩体力学性状与行为的演变规律。结果表明:岩样强度随裂隙长度、贯穿度及数量的增加呈现下降趋势,随裂隙倾角的增大呈现先减小后增大的趋势,30 mm裂隙岩样强度最低,90°裂隙岩样强度最为接近完整岩样;完整岩样、0°、90°裂隙岩样发生张拉破坏,不同裂隙贯穿度岩样发生拉剪复合型破坏,不同裂隙长度、数量、30°、45°及60°裂隙岩样均表现为剪切破坏。岩样受荷后微小孔隙比重降低,大中孔隙比重增大,表明预制裂隙造成的初始损伤和荷载作用均能改变岩样内部孔隙结构,进而影响其宏观力学特性。     

高温作用后2种层理砂岩的动态力学试验及细观分析

为研究层理岩石的动态力学和细观结构方面的各向异性特征,利用大直径(?100 mm)分离式霍普金森压杆(SHPB)系统,进行高温作用后层理砂岩的动态压缩试验,而后对试件破坏断口进行SEM电镜扫描试验,分析其断口形貌特征与能耗规律,并对提取出的微裂缝网络进行数值分析。试验结果表明:高温作用后各向异性砂岩的动态力学性能受冲击弹速、温度效应、层理各向异性的共同影响,随着冲击弹速的增加,砂岩的峰值强度逐渐增加,峰值应变逐渐增大,变形模量也逐渐增加;随着温度的升高,砂岩的峰值强度逐渐减小,峰值应变逐渐增大,而变形模量逐渐减小;平行层理砂岩的峰值强度、峰值应变和变形模量普遍高于垂直层理岩样,整体性更好。层理砂岩在高应变率下破坏的断口表面比在低应变率下整体度差,形貌更加粗糙。经历温度不大于400℃时,断面以沿晶破坏和穿晶破坏为主,表现为脆性断裂;经历温度为800℃时,除前2种断裂模式外,断面局部还出现塑性破坏和韧性破坏特征。砂岩在高应变率下破坏时能耗普遍高于低应变率破坏。断口裂隙的数量、裂隙的面积、裂隙的形状三者均存在明显的各向异性差异,水平层理的裂隙数量普遍高于垂直层理;水平层理岩样的微观裂隙率曲线低于垂直层理岩样;垂直层理的裂隙形状普遍比水平层理规则。高温处理后岩样动态破坏断口的裂隙形态趋于规则。     

页岩渗透性影响因素分析

为了研究页岩渗透性,探究影响页岩渗透率的主控因素,从页岩储层的裂隙、温度、有效应力及滑脱效应4个方面分析了页岩的渗透性。分析表明,页岩的渗透率与其裂隙宽度、裂隙的密度及其连通性有密切的关系,渗透率随裂隙的宽度和密度的增大而变大,裂隙的连通性越好,渗透率越高;页岩渗透率随温度的增加而下降;页岩储层的渗透率随有效应力增大而减小;流体的运移随滑脱效应的增强而升高。     

温度循环及渗透压对单裂隙花岗岩裂隙开度影响的实验研究

干热岩地热开采中，花岗岩裂隙演化对热能提取至关重要。本文对温度为100 ℃~300 ℃的高温单裂隙花岗岩进行了渗流实验，研究了不同温度、温度循环及渗透压力对花岗岩裂隙开度的影响，得出:（1）无论温度为多高，裂隙开度随渗透压的增加呈增大趋势，但温度不同，裂隙开度随渗透压增加而增大幅度不同，存在明显的转折点，温度不同，转折点不同；（2）无论渗透压为多高，裂隙开度都随温度的升高而降低，但降低的幅度与温度有关；（3）无论循环温度为多高，在同一渗透压下，起初的数次温度循环中，裂隙开度是降低的，当循环次数逐渐增加，裂隙开度也增大，温度越高其增大的趋势越明显。     

岩石裂隙面粗糙度参数关系分析

粗糙度是解释岩石裂隙力学及渗流特性的重要参数.采用自制模具,在轴向中部劈裂岩样,形成垂直于岩样轴向的新鲜裂隙.通过测取7组47个圆柱形岩样裂隙面188条轮廓曲线,分析了粗糙度系数JRC、粗糙轮廓指数Rp、粗糙角i、分维D和截距A等参数的相互关系.结果表明:JRC与岩样组成矿物颗粒大小关系密切,粒径越大,JRC越大.JR...     

裂隙煤体单轴压缩能量耗散离散元分析

利用3dec数值模拟软件模拟不同倾角贯通裂隙煤岩单轴压缩实验,通过统计分析岩块破坏时块体单元劣化数和子接触劣化数,得出不同倾角裂隙煤岩单轴压缩能量损耗机制。试验结果表明:接触面倾角在0°～30°范围内的岩样能量损耗主要由块体单元劣化引起,接触面倾角在45°～60°范围内的岩样损伤主要由子接触劣化引起;面储能以及面法向能峰值随接触面倾角增大而减小,面切向能随倾角增大而增大,在单轴压缩应力环境下,面切向能释放是导致接触面滑移的原因。     

WK400型煤矿冷水机组用空冷器换热特性试验

对恒定控制空冷器冷冻水进水温度为3℃,出水温度为19℃条件下的WK400型煤矿冷水机组用空冷器换热特性进行了试验研究。研究结果表明:空冷器的制冷量随进风温度、相对湿度的升高而增大,相对湿度高于50%RH后增大速度明显加快,随风量的增加而快速增大,风量超过27 000 m3/h后,增大速率逐渐变小;温降随进风温度的升高而增大,随进风相对湿度、风量的增加而减小,风量超过27 000 m3/h后,减小速率明显加快。     

饱水岩石水稳试验及力学特性研究

针对岩石的水稳定性问题,利用赵楼、万福、南屯煤矿岩样,进行了系统的沉积岩水稳定性特征试验研究.结果表明:岩样的水稳定性差异随高岭石、伊利石和伊蒙混层的相对定量而变化,且受岩石裂隙率的影响;岩石饱水后,强度降低,受层理构造影响,抗压、抗拉破坏形态岩石多伴随或主要呈现层状破坏;岩石抗拉强度具有显著的时间效应,可用负指数进行表达.     

不同低温下页岩渗透特征及孔隙结构试验研究

为研究低温对页岩孔隙结构损伤的影响,对页岩试样进行-196,-38,-19,-7℃条件下的不同低温处理。针对低温处理后的页岩试样进行渗透实验,得到渗透率随温度的演化规律。分别应用X射线衍射、电镜扫描及高压压汞手段,对冻结前后的岩样进行矿物成分与孔裂隙结构特征测试。试验结果表明：在温度从20℃降低至-196℃过程中,页岩渗透率呈现先增大后减小而后剧烈增大的趋势;页岩的主要成分石英、白云母、长石及绿泥石等随温度降低均发生相对含量的改变,其中长石及绿泥石的含量变化与页岩渗透率行为表现一致;-38℃前页岩内部孔隙总体积变小,而后随温度降低,中大孔逐渐发育联通,产生微裂隙的扩展。