CAJ | 학술논문

采用自主研制的"20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机",运用光学原理钻孔变形观测仪器,对(200 mm×400 mm花岗岩体内含( 40 mm的钻孔在6 000 m埋深静水应力及600 ℃以内恒温恒压下钻孔变形规律及其临界失稳条件进行深入细致的试验研究和理论分析.研究结果表明:(1) 高温高压下花岗岩中钻孔变形随温度和应力的增大表现为明显的不同阶段.4 000 m埋深静水应力及400 ℃以内恒温恒压下,钻孔变形表现为明显的黏弹性变形阶段,钻孔直径虽有减小但仍处于稳定状态,并不发生破坏;4 000～5 000 m埋深静水应力及400 ℃～500 ℃时恒温恒压下,钻孔变形表现为黏弹-塑性变形阶段,钻孔围岩有破坏的趋势,孔径开始增大;5 000 m埋深静水应力及500 ℃以上时,钻孔围岩塑性区的块裂状围岩颗粒逐渐从孔壁脱落下来,钻孔发生破坏.(2) 花岗岩中钻孔围岩在超过应力阈值和温度阈值后,即5 000 m埋深静水应力及500 ℃以外时,钻孔破坏,发生塌孔现象,花岗岩颗粒从孔壁脱落下来,钻孔直径增大.(3) 钻孔围岩在高温静水应力下,岩体最终发生破坏的应力条件为5 000～6 000 m埋深静水应力(即125～150 MPa)及500 ℃～600 ℃,其破坏形式为压裂破坏、压剪破坏或两者相结合.(4) 高温高压下花岗岩中钻孔变形失稳临界条件为4 000～5 000 m埋深静水应力,400 ℃～500 ℃.同时,根据试验研究结论,运用黏弹塑性力学理论给出高温高压下钻孔变形的分析理论,建立4 000 m埋深静水应力及400 ℃以内恒温恒压下钻孔变形的黏弹性理论模型及4 000～5 000 m,埋深静水应力400 ℃～500 ℃时恒温恒压下钻孔变形的黏弹-塑性理论模型,为我国高温岩体地热(HDR)开发与利用中钻孔稳定性及维护问题、大陆科学钻探工程(CCSD)在深孔和超深孔施工过程中遇到的钻孔稳定性问题提供科学依据和理论指导.
채용자주연제적"20 MN사복공제고온고압암체삼축시험궤",운용광학원리찬공변형관측의기,대(200 mm×400 mm화강암체내함( 40 mm적찬공재6 000 m매심정수응력급600 ℃이내항온항압하찬공변형규률급기림계실은조건진행심입세치적시험연구화이론분석.연구결과표명:(1) 고온고압하화강암중찬공변형수온도화응력적증대표현위명현적불동계단.4 000 m매심정수응력급400 ℃이내항온항압하,찬공변형표현위명현적점탄성변형계단,찬공직경수유감소단잉처우은정상태,병불발생파배;4 000～5 000 m매심정수응력급400 ℃～500 ℃시항온항압하,찬공변형표현위점탄-소성변형계단,찬공위암유파배적추세,공경개시증대;5 000 m매심정수응력급500 ℃이상시,찬공위암소성구적괴렬상위암과립축점종공벽탈락하래,찬공발생파배.(2) 화강암중찬공위암재초과응력역치화온도역치후,즉5 000 m매심정수응력급500 ℃이외시,찬공파배,발생탑공현상,화강암과립종공벽탈락하래,찬공직경증대.(3) 찬공위암재고온정수응력하,암체최종발생파배적응력조건위5 000～6 000 m매심정수응력(즉125～150 MPa)급500 ℃～600 ℃,기파배형식위압렬파배、압전파배혹량자상결합.(4) 고온고압하화강암중찬공변형실은림계조건위4 000～5 000 m매심정수응력,400 ℃～500 ℃.동시,근거시험연구결론,운용점탄소성역학이론급출고온고압하찬공변형적분석이론,건립4 000 m매심정수응력급400 ℃이내항온항압하찬공변형적점탄성이론모형급4 000～5 000 m,매심정수응력400 ℃～500 ℃시항온항압하찬공변형적점탄-소성이론모형,위아국고온암체지열(HDR)개발여이용중찬공은정성급유호문제、대륙과학찬탐공정(CCSD)재심공화초심공시공과정중우도적찬공은정성문제제공과학의거화이론지도.