超临界CO_2岩石致裂机制分析

超临界CO_2是一种介于气体和液体之间的特殊状态的CO_2流体,具有低黏、高扩散性和零表面张力等独特的性质。利用超临界CO_2作为压裂液,有助于裂缝的起裂和扩展,同时可避免储层伤害。通过研究超临界CO_2射流破岩和压裂特性,分析得到了超临界CO_2岩石致裂机制。研究结果表明,超临界CO_2低黏等特性使其更容易进入岩石微孔和微缝之中,在岩石内部建立大小不一的流体压力系统,使岩石发生拉伸和剪切破坏;常规流体压裂起裂压力较高,裂缝一般为单条或多条平直裂缝,大多沿着同一方向贯穿强度较高的胶结颗粒,且裂缝断面光滑、平整;超临界CO_2压裂起裂压力相比于常规流体压裂低,在岩石中形成的裂缝网络较为复杂,裂缝互相连通,一般沿着强度较低的胶结物开裂,较少贯穿胶结颗粒,裂缝断面较为粗糙。该研究结果可为超临界CO_2压裂技术的实施提供理论支撑。

电站锅炉生命期制造阶段致裂因素和致裂机制研究

为了建立和利用电站锅炉生命期致裂因素集,改善锅炉生命质量,搜集了大量出自不同电站锅炉的裂纹实例并对其成因进行了分类分析,发现了这些锅炉的致裂因素、致裂机制和它们与锅炉生命期阶段的关联性。对192例电站锅炉裂纹致裂因素统计分析发现,51%的锅炉裂纹与制造阶段相关,47%与安装使用有关。

电站锅炉安装使用阶段致裂因素和致裂机制

为预防电站锅炉裂纹或爆裂,需要建立电站锅炉生命期致裂因素集并了解其致裂机制。搜集了大量出自不同电站锅炉裂纹实例并对其成因进行了分类分析,以寻求电站锅炉的致裂因素、致裂机制及其与锅炉生命期阶段的关联性。对192例电站锅炉裂纹致裂因素分析发现,51%的锅炉裂纹与制造阶段相关,47%与安装使用阶段有关。

电站锅炉安装使用阶段致裂因素和致裂机制

锅炉是电站的重要基础设备之一。近年来伴随变电站建设规模和数量的持续增加,裂纹问题的出现在影响变电站使用效益的同时,也导致了一系列安全事故的发生,给国家和社会的整体发展造成了极为不利的影响。鉴于此,论文主要分析了锅炉裂纹的致裂因素,并对其在安装使用阶段的致裂机制进行了系统化探讨。

强吸波矿物对微波辅助破岩效果影响规律及机制研究

为更深入分析微波照射岩石破坏机制及强吸波矿物含量对微波照射弱化岩石效果的影响程度,以玄武岩为研究对象,利用离散元软件PFC(particle flow code),建立多颗粒钛铁矿-辉石-斜长石三元介质玄武岩细观结构数值计算模型,对在高功率短时间的微波照射条件下强吸波矿物(钛铁矿)含量变化对微波照射后玄武岩裂纹的萌生、发展及强度弱化效果影响进行研究。研究表明:1)玄武岩试样经微波照射后,发现玄武岩内部首先在强吸波矿物与相对弱吸波矿物交界处产生大量沿晶裂纹,随后部分沿晶裂纹逐渐扩展并以最短连接路径穿过矿物形成穿晶裂纹;2)微波照射后,沿晶裂纹主要集中在钛铁矿-斜长石交界处,穿晶裂纹主要分布于钛铁矿和辉石;3)经微波照射,玄武岩试样产生不均匀性分布的损伤,增强了岩石韧性,随钛铁矿含量增加,经微波照射后玄武岩试样的峰值强度和弹性模量显著降低,应力-应变曲线起伏态势增强、峰值产生点提前,并且玄武岩试样的强度弱化程度与强吸波矿物钛铁矿含量之间呈现正比例关系。

孔隙水压与轴向荷载作用下试件破坏特征研究

水压致裂是提高综放工作面顶煤冒放性的有效措施。通过对水压致裂机制的探讨,运用数值模拟的方式完成了不同渗透水压作用下试件强度及加载特性的数值实验,获得了孔隙压力演化规律和致裂特性,提出了评估注水致裂强度劣化的评估指数。结果表明:在孔隙水压作用下试件破坏所需荷载减小;在注水水压小于3MPa时各个试件破裂前,荷载曲线基本呈线性增加的趋势,在达到试件的峰值强度时试件破坏,轴向荷载呈现出迅速跌落的现象。孔隙水压较大时,较早的对试件顶部产生破坏。随着孔隙水压的加大试件的极限荷载及强度逐渐降低,劣化指数Y呈指数型上升趋势,为选择合理的注水压力提供了依据。

水压致裂的尺度效应模拟分析

为分析水压致裂时的尺寸效应,建立了考虑急斜围岩应力特征的多尺度单孔水压致裂模型,分析了水压致裂过程中声发射信号、裂纹扩展形态、孔隙压力演化规律等特征,归纳了不同尺度的模型致裂时所需水压的变化趋势。结果表明:虽然各个模型的尺度不同,但裂纹的发育特征相似,主要由钻孔中心垂直发育,向模型的顶部和底部方向呈三角形发展;尺寸效应的存在使得试件破坏水压随试件增大呈上升趋势,破坏水压和试件半径R/钻孔半径r呈现出较好的相关性,随着试件所需破坏范围的加大要求水压愈大。