高温三轴应力下石灰岩热膨胀特性演化规律

作     者：陈正男 冯子军 阴伟涛 张超 CHEN Zhengnan;FENG Zijun;YIN Weitao;ZHANG Chao

作者机构：太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室山西太原030024 

出 版 物：《矿业研究与开发》 (Mining Research and Development)

年 卷 期：2023年第43卷第10期

页      面：133-138页

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：山西省基础研究计划项目(202103021223071) 

主　　题：热力耦合 石灰岩 热膨胀 

摘      要：石灰岩作为地下工程中常见的岩层,其热力耦合作用下热变形在核废料深层封存、煤炭地下气化、地热资源开发等高温地下工程中至关重要。利用伺服控制多功能三轴试验系统,研究了高温三轴应力状态下石灰岩热膨胀的演化规律。试验结果表明:高温三轴应力下实时升温过程中,三轴应力压缩裂隙闭合和抑制矿物颗粒膨胀,随着温度的升高微裂隙伴随不断的开闭竞争关系,石灰岩热应变曲线呈阶梯状,并随着静水压力的增大,热应变大小及阶梯波动逐渐减小。热力耦合作用下,由于石灰岩固体骨架在温度作用下发生热破裂和软化,高温阶段三轴应力对热膨胀系数抑制作用增强。500℃升温过程中石灰岩热膨胀平均系数存在阈值压力,当静水压力不小于25 MPa时,热膨胀系数显著衰减。