高温静水应力状态花岗岩中钻孔围岩的流变实验研究

采用自主研制的"20MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机"对φ200mm×400mm的内含φ40mm钻孔的花岗岩体高温三维静水应力状态的流变特性进行了深入的研究。研究结果表明:(1)花岗岩是由多种晶体胶结而成的脆性坚硬岩石,5000m静水应力以内及600℃以内的恒温恒压状态下,花岗岩中钻孔围岩主要表现为稳态蠕变;当应力达到5000m静水应力,温度为600℃时的蠕变为非稳态蠕变。(2)高温静水应力状态下花岗岩中钻孔围岩蠕变过程存在应力阈值和温度阈值。(3)热力耦合作用下钻孔围岩内部晶间胶结物及晶粒内部产生的位错及微破裂过程,是高温高压下钻孔围岩蠕变存在温度阈值和应力阈值的主要原因。(4)高温静水应力状态下,含有钻孔的花岗岩体流变破坏的应力为5000～6000m的静水应力(125～150MPa),温度为500℃～600℃,破坏形式为压裂破坏、压剪破坏或两者相结合。同时,获得了600℃以内及埋深6000m以内静水应力条件下,不同温度不同埋深静水应力状态下花岗岩中钻孔围岩的蠕变率参数,为高温岩体地热开发钻井井壁稳定性研究提供了重要的力学参数依据。