循环高温淬火后花岗岩三点弯曲试验研究

高温作用对地下热储层岩石的力学性质具有重要的影响。为研究高温对花岗岩Ⅰ型断裂韧度的影响,对400℃循环高温淬火(1、3、5、7次)后的半圆弯曲花岗岩试样进行三点弯曲试验。分析了循环高温淬火后花岗岩试样的破坏特征、荷载-位移曲线和断裂韧度随淬火次数的变化规律。结果表明,随着热循环次数的增加,花岗岩的质量和密度逐渐减小,峰值荷载不断降低,断裂面粗糙度逐渐增加,断裂韧度明显下降。研究结果可为地热能开发以及地下岩体工程的安全性和稳定性提供理论依据。

-160℃超低温冻融循环后花岗岩三点弯曲试验研究

为了研究超低温条件下冻融循环作用对花岗岩I型断裂韧度的影响,本文采用半圆弯曲(semicircular bending,SCB)试样,选取不同的冻融次数(1、2和3次),对天然状态下的花岗岩进行-160℃超低温冻融循环处理,并对冻融循环后的花岗岩进行三点弯曲试验,分析了-160℃冻融循环对花岗岩I型裂缝尖端局部破坏特征、断裂韧度以及微观结构的影响。结果表明,随着冻融循环次数的增加,花岗岩I型裂缝尖端局部化损伤不断加剧,断裂韧度不断降低,岩石内部微裂纹和孔隙数目增多,裂隙长度增加,孔径增大。最后,对比分析了低温与超低温条件下岩石冻胀力和断裂韧度的变化。与低温条件相比,超低温冻融产生的冻胀力更大,当断裂韧度下降幅度近似一致时,岩石在低温下需要冻融循环的次数更多。研究结果可为超低温环境下液化天然气(LNG)的地下存储提供相应的理论参考。