熱破裂花崗巖滲透率變化的臨界溫度

馮子軍,趙陽升,張 淵,萬志軍

(1．太原理工大學礦業工程學院,山西太原 030024;2．淮陰工學院建筑工程學院,江蘇淮安 223003;3．中國礦業大學礦業工程學院,江蘇徐州 221116)

熱破裂花崗巖滲透率變化的臨界溫度

馮子軍1,趙陽升1,張 淵2,萬志軍3

(1．太原理工大學礦業工程學院,山西太原 030024;2．淮陰工學院建筑工程學院,江蘇淮安 223003;3．中國礦業大學礦業工程學院,江蘇徐州 221116)

利用600℃20 MN伺服控制高溫高壓巖體三軸試驗機測量了“魯灰”花崗巖(?200 mm× 400 mm)在三軸應力作用下升溫過程中滲透率的變化。發現熱破裂花崗巖的滲透率隨溫度變化存在一個臨界溫度Tc,即300℃。低于該臨界溫度時,滲透率較小,其量級為10-19m2,并且增幅較小;高于該溫度后,滲透率出現了突變,且增幅較大,300～400℃,其數值增加一個量級,為10-18m2;在400℃時,滲透率的數量級增大至10-17m2。同時采用MPV-SP顯微光度計定量地研究了“魯灰”花崗巖試樣20～400℃熱破裂過程中裂紋數量的變化。長度大于5 μm(即l＞5 μm)和長度大于10 μm(即l＞10 μm)的微裂紋數量出現兩個峰值,并且l＞5 μm的微裂紋數量變化的峰值溫度均小于l＞10 μm的微裂紋數量變化的峰值溫度;300℃后l＞10 μm的微裂紋數量增加較快,其增加速率約1個/10℃。300℃后微裂紋的快速增加是導致熱破裂花崗巖滲透率突然增加的主要原因。

熱破裂;花崗巖;滲透率;臨界溫度;細觀特征

在核廢料的深埋處置和高溫巖體地熱開發過程中,始終伴隨有熱破裂的發生。在核廢料處置過程中,由于核廢料放射性物質的衰變而產生的熱量不斷加熱圍巖,致使圍巖產生熱破裂。熱破裂產生的微裂紋生長、擴展、連通,從而改善了圍巖的輸運特性,當地下水沿著微裂紋流動時可能被放射性核素污染。……