循环加卸载条件下花岗岩气体渗透性试验研究

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1、分类号密级UDC学校代码10500硕士学位论文（全日制专业学位）题目：循环加卸载条件下花岗岩气体渗透性试验研究英文题目：ExperimentalStudyontheGasPermeabilityofGraniteunderCyclicLoadingandUnloading学位申请人姓名：操旺进申请学位学科专业：建筑与土木工程指导教师姓名：张帆二○一八年五月分类号密级UDC学校代码10500硕士学位论文题目循环加卸载条件下花岗岩气体渗透性试验研究英文题目ExperimentalStudyontheGasPermeabilityofGraniteunderCyc

2、licLoadingandUnloading研究生姓名（签名）指导教师姓名（签名）职称副教授申请学位学科名称建筑与土木工程学科代码085213论文答辩日期2018.05.18学位授予日期学院负责人（签名）评阅人姓名苗雨评阅人姓名吴文兵年月日学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期

3、：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要水下隧道火灾不仅严重威胁人的生命和财产安全，而且火灾引起的高温以及随后喷水降温过程对隧道围岩危害巨大，比如：裂缝、爆裂甚至崩塌等。围岩经历高温以及随后急剧冷却的过程对其力学性能和渗透性能的影响，是评估

4、水下隧道的长期安全性的重要因素。另一方面，本文还考虑了高温岩体地热开发过程中岩体的渗透性受温度及开挖扰动的影响。本文以经过不同温度（25℃、400℃、900℃）热处理后的花岗岩试样为研究对象，利用温度-渗流-应力-化学全耦合（THMC）多功能试验系统，对其开展了不同围压（0MPa、5MPa、10MPa、15MPa、20MPa、30MPa）作用下的常规三轴压缩试验和高温加热快速水冷后花岗岩循环加卸载条件下的气体渗透试验。从宏观和微观角度分析了花岗岩在经历高温水冷后的基本物理力学性质，分析了花岗岩物理参数的变化规律，探讨了循环加卸载条件下高温水冷后的花岗岩的强度

5、参数、渗透率随热处理温度的演化规律。主要结论如下：（1）花岗岩的干密度和饱和密度随着高温水冷处理温度的升高而减小，孔隙率、渗透率呈增大趋势；从微观角度开展SEM扫描电镜试验和X衍射试验，分析得出高温使得花岗岩内部产生热裂隙，温度越高，产生热裂隙越多，花岗岩矿物成分含量也发生变化；花岗岩BET多点法比表面积与BJH法孔体积有相似的规律：400℃热处理后花岗岩试样比表面积与孔体积较常温下变化不明显，但900℃热处理后花岗岩试样表面积与孔体积明显减小；（2）高温水冷后的花岗岩的峰值强度和弹性模量随热处理温度变化的规律具有一致性：随着热处理温度的升高，花岗岩的峰值强

6、度和弹性模量整体呈减小趋势，在400℃热处理后，花岗岩的峰值强度和弹性模量较常温下无明显变化；900℃热处理后，花岗岩的峰值强度和弹性模量明显减小，破坏形式由脆性破坏向延性破坏转变；（3）在循环加卸载过程中，花岗岩产生残余变形，并且形成没有封闭的滞回环，表明花岗岩在循环加卸载过程中存在塑性变形；随着围压增大，循环加卸载过程中花岗岩试样的卸载模量明显增大；随着热处理温度的升高，花岗岩的卸载模量不断减小；400℃高温水冷后花岗岩体积应变与常温下基本一致，但900℃高温水冷后花岗岩试样的体积应变明显增大；（4）花岗岩在循环加卸载条件下的气体渗透率随着围压的升高而降

7、低，随着I热处理温度的升高而增大，且在900℃高温热处理后，花岗岩的气体渗透率增大趋势明显。关键词：花岗岩，高温水冷，循环加卸载，卸载模量，气体渗透率IIAbstractUnderwatertunnelfiresnotonlythreatenpeople'ssafetyoflivesandpropertyseriously,butalsothegreatdamagetothesurroundingrockofthetunnelcausedbyhightemperatureandthesubsequentcoolingprocess，suchascracks,

8、bursts,evenlandslide.Thein