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1.
《岩土力学》2017,(3):623-630
为了研究高温对细砂岩力学性质的影响,对经历400℃~1000℃高温后细砂岩试样进行X衍射、电镜扫描及单轴压缩试验,分析了高温后试样矿物成分、结构特征及力学参数与温度的相关性。结果表明:高温后细砂岩试样内矿物发生了多晶转变,经历600℃以内高温试样内石英含量随温度升高增加,晶体衍射强度增强,600℃高温试样可观察到明显熔融和重结晶现象,超过600℃高温后试样内石英含量随温度升高降低,晶体衍射强度减弱,裂隙数量增多,裂隙宽度和长度有所增加,裂隙可分沿颗粒边界裂隙和穿过颗粒裂隙,600℃约为主要矿物石英变晶的临界温度;经历400℃~800℃高温后试样的纵波波速与温度呈线性降低;经历600℃以内高温对试样的强度具有强化作用,超过600℃高温后试样强度开始弱化,600℃可作为试样强弱转化的阈值温度;经历400℃高温后试样弹性模量、变形模量随温度升高稍有增加,初始模量和峰值应变基本保持不变。超过600℃高温后试样的变形参数随温度升高有所降低,超过400℃高温后峰值应变随温度升高单调增加,高温对细砂岩试样变形参数的影响较为敏感。 相似文献
2.
利用20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机进行了长石细砂岩的渗透率试验,研究了恒定三轴压力和常温至600℃条件下砂岩渗透率变化特征。试验表明,随着温度增加,长石细砂岩渗透率变化规律表现为5阶段特征：①低温段,随温度升高渗透率略有下降;②阈值温度前段,达到阈值温度后,渗透率急剧增大,产生一个突跃,增加了65倍;③阈值温度后段,随着温度的继续升高,渗透率出现下降;④稳定段,渗透率达到谷值后不再下降,并稳定在一个较高水平,是室温渗透率的8倍;⑤高温段,渗透率重新增大。通过对长石细砂岩的细观结构变化及声发射事件（AE events）计数率分析后认为：渗透率的阶段性变化规律主要与内部矿物颗粒之间及其内部因局部热应力集中而诱发产生的微裂缝的开闭有关;高温条件下的长石细砂岩渗透率二次剧烈变化则主要与砂岩中部分矿物晶体颗粒成分在高温环境下的熔融、重结晶等现象有关。 相似文献
3.
《岩土力学》2021,(2)
为探讨高温处理后砂岩劈裂条件下力学特性的变化规律,在对400～1000℃热处理后的砂岩进行物理性质测试的基础上,通过数字图像相关技术(digital imagine correlation,DIC)记录和分析了不同温度处理后砂岩在巴西劈裂试验过程中的应变场演化以及裂纹产生、扩展和贯通过程。研究结果表明:随着温度升高,砂岩的质量不断损失,体积不断膨胀,P波波速衰减迅速;温度低于800℃时,热处理砂岩抗拉强度呈下降趋势,但总体下降幅度不大,维持在10%左右;高温对砂岩抗拉强度的影响远超抗压强度,当温度超过800℃时,由于砂岩内部裂隙急剧增加,抗拉强度大幅下降,可将800℃视为砂岩抗拉劣化的温度阈值;随着温度升高,砂岩内部孔隙和裂隙增多,导致巴西圆盘两端与中部的应变差逐渐降低。 相似文献
4.
砂岩受到高温影响后,宏细观性质会发生不同程度的变化,400 ℃ 和1 000 ℃ 是砂岩宏细观性质变化的两个重要节点。为进一步研究升温速率对高温砂岩物理性质、力学特性以及内部微观破裂的影响,以350 ℃和 950 ℃为目标温度,开展了不同升温速率下砂岩的单轴压缩试验,单轴压缩全程采用声发射监测,采用扫描电镜分析了砂岩破坏后的细观形貌。研究结果表明：经不同升温速率处理后,350 ℃砂岩的质量、体积、密度以及纵波波速变化较小;950 ℃砂岩的质量、密度及纵波波速显著降低,体积明显增大,且升温速率越高变化率越小。350 ℃砂岩的应力−应变曲线、应力−体积应变曲线、抗压强度及弹性模量受升温速率的影响较小;950 ℃ 下砂岩试样应力−应变曲线随升温速率的增加向上偏移,抗压强度和弹性模量则先增加后达到恒定。350 ℃ 及 950 ℃砂岩的声发射振铃累计数都有随升温速率增大而减小的趋势,950 ℃ 下升温速率为1 ℃/min 时砂岩的振铃累计数最大,突发性声发射活动区域最多。对不同升温速率砂岩进行扫描电镜分析发现,升温速率对350 ℃ 砂岩的微观形貌影响较小,950
℃ 砂岩试件则会随着升温速率的下降出现微裂纹和微孔隙数量增多、体积扩大的情况。 相似文献
5.
采用核磁共振、电镜扫描、X射线衍射、单轴压缩等试验手段对某砂岩试样不同温度下（25～900 ℃）微观结构及力学性质的变化情况进行研究。研究表明：温度对砂岩试样微观结构具有重要影响，试样总孔隙率随温度的升高而升高，在150 ℃以下，由于中、大孔隙的减少，试样渗透性反而降低；当温度超过600 ℃时，中、大孔隙快速增加，试样渗透性能大幅增加；温度升高导致砂岩试样弹性模量减小、峰值应变增大以及孔隙压密阶段变长，宏观表现为脆性降低、塑性明显增强；热处理条件下，除微观结构的变化会导致砂岩试样力学强度改变外，试样矿物成分对其力学强度也具有十分重要的影响；450 ℃以下，由于矿物成分变化较小，试样力学强度主要受到孔隙度增加的影响，表现为强度随温度升高而降低；450～600 ℃，虽然孔隙率继续增长，但由于主要矿物高岭石发生脱水以及与其他离子形成新相矿物，进而导致试样强度没有随着孔隙增加而降低，反而出现一定的增长；超过600 ℃后，孔隙尤其是大孔隙的急剧增加，导致强度重新开始降低。 相似文献
6.
《岩土力学》2021,(4)
为了研究花岗岩在不同温度的多次高温-水冷循环作用下物理力学性质的损伤机制及演化规律,通过对花岗岩开展不同温度下高温-水冷循环试验、单轴抗压强度试验、超声波测试试验,分析研究了相关物理力学参数的变化规律,结果表明:(1)在相同温度作用下,随着高温-水冷循环次数的增加导致岩样内部裂隙的萌生和扩展,表现为花岗岩试样质量损失率的逐渐增加,抗压强度和弹性模量先下降、后小幅上升、最后持续下降。(2)在相同高温-水冷循环次数下,随着温度的增加,花岗岩试样的质量损失不断增加,抗压强度与弹性模量呈持续下降趋势。(3)温度对花岗岩的纵波波速影响较大,随着温度的增加,波速快速下降波幅变得不稳定。(4)温度的升高和高温-水冷循环次数的增加都使花岗岩的损伤程度增大,损伤变量增加。(5)随着温度与高温-水冷循环次数的增加,试样逐渐软化,单轴压缩破坏模式从张拉劈裂破坏向锥形剪切破坏过渡,破坏时表面的裂缝数逐渐增加,400℃之后出现树状裂缝并逐渐贯穿整个表面。可见花岗岩的物理力学性质在高温-水冷循环作用后将发生严重的劣化。 相似文献
7.
岩石经过高温作用后其物理力学性质的变化,直接影响着干热岩资源的开发利用与地下储层的稳定性。以花岗岩为研究对象,对高温自然冷却后和实时高温下的岩样进行物理性质测试与单轴压缩试验,分析对比试样在不同状态下的物理力学性质变化情况。结果表明:(1)自然冷却后与实时高温下的花岗岩质量随温度升高而减小,体积随温度升高而增大,600 ℃时,质量损失率分别为0.24%、0.27%,体积增加率分别为4.21%、3.53%;(2)两种方式下试样的峰值强度、弹性模量整体上呈现减小趋势,600 ℃时,峰值强度分别降低约49.81%、37.19%,弹性模量分别降低约34.35%、26.13%,峰值应变分别增长约70.43%、39.62%;(3)低于400 ℃时,自然冷却后的试样各物理力学性质弱化情况低于实时高温下的试样,但高于400 ℃时,自然冷却后的试样物理力学性质弱化情况较实时高温下试样更严重,出现了高温拐点。研究结果为实际工程中高温岩石工程的岩石稳定性评价提供理论参考。 相似文献
8.
高温作用会导致岩石内部结构发生变化,并对其热物理性质产生显著影响,因此,研究高温作用后岩石热物理性质的变化规律对地热系统及存在热流传播问题的地下工程具有指导意义。实验以高温作用后砂岩、灰岩为研究对象,利用热常数分析仪研究了砂岩、灰岩热导率随温度的变化特征,并结合岩石微观结构特性,从矿物受热的微观机理出发,对岩石热导率变化的内在机理进行了初步探讨。结果表明,砂岩热导率可分为25~100℃、100~400℃、400~600℃和600~900℃四个阶段,灰岩热导率可分为25~100℃和100~400℃两个阶段,砂岩、灰岩在25~400℃间由于水分的蒸发热导率整体变化较快,400℃以后矿物发生相变及分解、熔融等物理化学反应,从而微裂缝发育、延伸,并连接形成宏观裂隙,砂岩热导率急剧下降,灰岩内部结构较完整,微裂隙发育较少,热导率基本稳定。 相似文献
9.
针对裂缝性油藏为裂缝-孔隙型双重介质且加热区内地层温度为非等温分布,在常规稠油油藏蒸汽吞吐加热半径计算模型的基础上,通过引入加热区前沿温度,构建了考虑地层温度为非等温分布的裂缝性稠油油藏蒸汽吞吐加热半径计算模型,并基于天然裂缝等效渗透率张量理论,将裂缝性油藏变换成等效各向同性油藏,最终推导出裂缝性稠油油藏蒸汽吞吐产能预测模型。以某裂缝性稠油油藏为例进行了计算,结果表明,本文产能预测模型计算结果与裂缝性双重介质热采数值模拟计算结果基本吻合,从而验证了本文模型的准确性。敏感性分析表明,蒸汽吞吐加热半径是加热区前沿温度的函数,加热半径随前沿温度的降低而增大,产量随裂缝孔隙度的增加而增大。 相似文献
10.
石灰岩和砂岩高温力学特性的试验研究 总被引：3，自引：1，他引：2
利用自行研制的岩石加温装置和RMT-150C岩石力学试验机, 对石灰岩和砂岩试样高温后的力学特性进行了试验研究。试验结果表明, 随着温度升高, 两种岩石纵波波速逐渐减小。单轴压缩过程中的全程应力应变曲线经历了压密、弹性、屈服、破坏4个阶段; 达到峰值应力后两种岩石均发生脆性破坏, 砂岩破坏时呈锥形炸裂, 而石灰岩则呈草捆状破坏。高温对两种岩石的强度都有一定的弱化作用, 其峰值应力都随温度升高而降低, 石灰岩700 ℃时强度降幅达84.59 %, 而砂岩强度仅比常温降低22 %左右。两种岩石的峰值应变都随温度升高逐渐增大, 但具体表现不尽相同, 石灰岩500 ℃时应变增加了30.57 %, 500 ℃之后峰值应变基本无变化, 甚至到700 ℃时还略有降低; 砂岩700 ℃时峰值应变增加了80.63 %, 其峰值应变的变化与其微观结构变化相关。随着温度升高, 两种岩石的弹性模量和变形模量均减小, 700 ℃时石灰岩弹性模量降幅为86.8 %, 砂岩弹性模量降幅为46.94 %; 700 ℃时石灰岩变形模量下降了83.9 %, 砂岩的变形模量下降了53.06 %。 相似文献
11.
岩石工程可能会经受高温环境。岩石高温后冷却方式的不同往往会导致岩石物理力学性质产生重大变化，这对岩石工程的稳定性、渗透性等都会产生重要影响。采用核磁共振（MRI）、电镜扫描（SEM）和单轴压缩试验对100、300、500、600、800 ℃ 5种不同温度砂岩经两种不同冷却方式（自然冷却和水中冷却）后的孔隙率、孔径分布、峰值强度、峰值应变、应力-应变关系以及微观结构变化等进行研究。试验结果表明：自然冷却时，高温砂岩强度并非随温度升高而持续降低，而水冷却会导致砂岩强度持续降低，且降低幅度远超自然冷却；500 ℃可以看作不同冷却方式对砂岩孔隙率影响的临界值，超过500 ℃，水冷却方式会导致孔隙率急剧增长，大孔径（Ф 10 μm）孔隙所占比例也高于自然冷却，因此，高温砂岩工程采用水冷却方式（如隧道着火后用水灭火）要充分考虑由此可能带来渗透危害；SEM测试表明，当温度 500 ℃时，水冷却对裂纹的增宽和扩展产生促进作用；当温度达到800 ℃时，水冷却砂岩孔洞变大，裂隙更加发育，并贯通连成网络，这会导致透水性大幅提高，同时，这也是该温度水冷却导致强度急剧降低的原因之一。 相似文献
12.
高温作用会导致岩石内部结构发生变化,并对其热物理性质有着显著影响。因此,研究高温作用后岩石热物理性质的变化规律对地热系统及存在热流传播问题的地下工程具有指导意义。试验利用高温炉和Hot Disk热常数分析仪研究了高温作用后砂岩热物理性质的变化特征。研究表明:砂岩的热导率、比热、热扩散率随温度整体呈下降趋势,可分为25℃~100℃,100℃~400℃,400℃~600℃,600℃~900℃四个阶段;25℃~100℃,砂岩热导率、比热、热扩散率因附着水蒸发急剧减小;100℃~400℃,砂岩热导率、热扩散率变化平缓,比热因含水量的降低减小得较快;400℃~600℃,砂岩中结晶水、结构水的蒸发及石英的相变导致微裂隙发育、延伸,进而引起热导率、比热、热扩散率持续下降;600℃~900℃,砂岩中矿物发生分解、熔融破裂,热破裂进一步增加与扩展,这个阶段内热导率、比热迅速下降,但热扩散率基本稳定。 相似文献
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通过在单轴压缩下实施的声发射测试,研究焦作砂岩受20～1 200 ℃温度作用后的声发射演变过程;结合不同温度下砂岩的力学性质,通过声发射参数分析研究砂岩在不同受力阶段的声发射特点。研究表明：400 ℃以内温度对砂岩的声发射影响不太明显,在100 ℃后和600 ℃后声发射振铃累计数均发生急剧变化,100 ℃是砂岩裂纹扩展发育的门槛值,600 ℃后砂岩内部结构成分发生了变化,声发射现象较为明显。600～1 200 ℃时,砂岩呈现出明显的脆塑性转变现象,高温导致声发射信号的时间有所推迟,声发射信号增长率不断上升。1 200 ℃后,砂岩释放密集的声发射信号,呈现出塑性破坏特征。 相似文献
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随着温度的升高,花岗岩宏观力学参数往往经历略升高、小幅降低、大幅降低几个阶段。利用纳米压痕测试仪器,对热处理后的花岗岩中主要矿物成分进行纳米压痕试验,揭示花岗岩宏观力学参数随温度演化的微观机理,（1）温度在 300 ℃以内微观结构没有显著变化,基本上没有微裂纹产生,在300～500 ℃之间时岩体内部开始产生微裂隙,温度超过500 ℃时岩体内部产生大量微裂隙,并逐渐扩展增大;（2）石英在300 ℃以内弹性模量和硬度略有增加,超过300 ℃弹性模量和硬度开始下降。超过500 ℃晶体结构发生 相到 相转变,弹性模量和硬度急剧下降,长石在400～500 ℃之间时,弹性模量和硬度开始下降,超过800 ℃弹性模量和硬度急剧下降,云母在800 ℃以内弹性模量和硬度有所增加;超过800℃时弹性模量和硬度开始下降;（3）花岗岩宏观力学性能与主要矿物成分的力学性能和微观结构均相关,室温～300 ℃范围内主要受到前者控制,300～500 ℃范围内时受到两者联合控制,超过500 ℃后主要受到后者控制。研究结果可为研究花岗岩和其他岩石的温度效应提供实验数据和理论支持。 相似文献
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某水电站坝基挠曲破碎带工程力学特性试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
膝状挠曲破碎带是某水电站坝基的主要工程地质问题。破碎带岩性为完整性较差的碎裂、碎屑软弱砂岩,并呈现孔隙式胶结接触,其工程力学特性对坝基变形和稳定存在巨大影响。基于破碎带砂岩组织结构疏松、含水率较高、物理力学性能较差等特点,首先开展了基本物理特性试验分析,认为岩石微细观结构复杂、渗透特性较好,属小孔隙率砂岩。其次,开展了室内常规和现场力学特性试验研究;最后,在宏观力学参数确定的基础上,探讨了破碎带对工程作用的响应及影响。结果表明,破碎带岩石内部结构破坏严重,矿物成分主要为石英、长石、绢云母等,化学成分以SiO2为主,但化学侵蚀并不显著。常规剪切曲线呈现出明显的4阶段特征,三轴压缩试验破坏机制为塑性剪切破坏,表现出强度低、延性扩容明显、出现屈服平台等特征,且碎裂岩强度略高于碎屑岩;现场试验表明岩体变形均匀,变形模量较低,处于60～630 MPa;地基承载力处于0.8～2.3 MPa。研究成果对该水电站坝基工程有重要的参考价值。 相似文献
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低孔低渗致密砂岩储层的测井评价和开发难度较大,裂缝发育情况对这类储层的产能影响十分重要。为了利用常规测井资料实现致密砂岩储层裂缝发育情况的评价,基于井径、电阻率、密度、声波等常规测井曲线计算出8个裂缝指示参数,然后利用这8个参数构建了一个裂缝综合识别参数。该裂缝综合识别参数对裂缝的识别正确率更高。将这一套方法应用于鄂尔多斯盆地西南部镇泾油田延长组致密砂岩储层裂缝识别,对于所有样本,裂缝综合指标法识别正确率为81.4%以上。本研究给出的方法对于利用常规测井资料评价致密砂岩储层的裂缝发育情况和有效性提供了一种途径,对致密砂岩储层的勘探开发有一定的帮助。 相似文献
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《Physics and Chemistry of the Earth, Part A: Solid Earth and Geodesy》2000,25(2):215-218
The experiments on amphibolite and sandstone samples pressurized by gas (‘dry conditions’), pure water and water solutions of different composition under temperatures up to 850 °C at equal confining and pore pressure of 300 MPa revealed the different Vp behavior. On heating under gas pressure Vp decreases within all the temperature range, on heating under pressure of water and water solutions Vp at first decreases, but reaching a minimum value at temperature of about 650 °C increases. In order to interpret these data Vp, porosity, permeability and pore size distributions were measured on quenched samples. Microstructure and microprobe investigations also were carried out. The results obtained revealed porosity and permeability changes due to the rock microstructure changes with Vp trends synchronously. These microstructure changes initiating Vp changes were associated with rock thermal decompaction and geochemical transformation caused by the effects of water fluids of different composition, metasomatic and hydration-dehydration reactions, silicification and phase transitions (α-β quartz transition and partial melting).The experimental data demonstrated that the presence of fluids with different composition might lead to occurrence of different Vp values in the rock of the same type. Hence, seismic boundaries may occur in the rocks of the same chemical composition. 相似文献
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通过岩心和薄片观察，利用荧光显微镜、阴极发光显微镜、同位素质谱仪、冷热台等设备，对鄂尔多斯盆地长7油层组强钙质胶结砂岩及其附近含油砂岩开展研究。结果表明：钙质胶结是致密砂岩储层含油非均质性的主要因素，胶结期次主要为一期；簇同位素揭示该期钙质胶结物的形成温度为18~42℃，对应地质时代为中晚三叠世—中侏罗世，为早成岩期产物，推测与盆地早期小规模构造运动相关；相邻的含油砂岩中油气包裹体伴生的同期盐水包裹体的均一化温度为90~120℃，结合盆地模拟揭示油气主要为一期充注，充注期为100~130 Ma，处于早白垩世；长7油层组不含油致密砂岩内钙质胶结物形成时间早于含油砂岩内石油的充注时间。 相似文献