岩土力学 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (2): 693-700.doi: 10.16285/j.rsm.2017.1493

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

花岗岩三轴循环加卸载条件下的气体渗透率

李 军1, 2，张 杨3，胡大伟1, 2，周 辉1, 2，卢景景1, 2，吕 涛4，史林肯1, 2   

  1. 1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学和工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071； 2. 中国科学院大学，北京 100049；3. 中国石油塔里木油田公司，新疆 库尔勒 841000；4.中国核电工程公司，北京 100840
  • 收稿日期:2017-09-10 出版日期:2019-02-11 发布日期:2019-02-14
  • 通讯作者: 胡大伟，男，1981年生，博士，研究员，主要从事地下工程多场耦合方面的研究工作。E-mail：dwhu@whrsm.ac.cn E-mail: lijun165@mails.ucas.ac.cn
  • 作者简介:李军，男，1992年生，硕士研究生，主要从事岩石力学与工程方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No. 51479193，No. 51779252）；国家重点研发计划（No. 2018YFC0809601）；中科院百人计划项目资助。

Gas permeability of granite in triaxial cyclic loading/unloading tests

LI Jun1, 2, ZHANG Yang3, HU Da-wei1, 2, ZHOU Hui1, 2, LU Jing-jing1, 2, LÜ Tao4, SHI Lin-ken1, 2   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. PetroChina Tarim Oilfield Company, Korla, Xinjiang 841000, China; 4. China Nuclear Power Engineering Co., Ltd., Beijing 100840, China
  • Received:2017-09-10 Online:2019-02-11 Published:2019-02-14
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51479193, 51779252), the National Key R&D Program of China (2018YFC0809601) and the “100 Talent Program” of the Chinese Academy of Sciences.

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摘要： 为研究花岗岩在三轴循环加卸载条件下气体渗透率的演化规律，利用岩石多场耦合三轴试验仪分别对花岗岩进行三轴恒下限分级循环加卸载试验和气体渗透试验。试验结果表明：加载曲线与上一次循环卸载曲线形成塑性滞回环，随着循环次数的增加，每个循环应力下限的轴向应变也随之增加；前期几个循环试样体积压缩明显，以轴向压缩变形为主，后期轴向应力达到一定数值时体积由压缩转为扩容，裂纹发展方向偏向于轴向方向，均呈剪切脆性破坏；气体渗透率变化分为稳定下降阶段、缓慢增加阶段、急剧上升阶段3个阶段，试样脆性破坏后气体渗透率均上升2～3个数量级；体积应变曲线拐点与横向应变曲线结合起来可以作为研究岩石渗透率变化规律的一个重要参考因素。

关键词: 花岗岩, 三轴循环加卸载, 气体渗透率

Abstract: To investigate the evolution of gas permeability of granite in triaxial cyclic loading/unloading tests, the cyclic loading/ unloading tests and gas permeability tests were carried out on granite specimens under different confining pressures by using a rock T-H-M-C coupled testing system. The test results show that the plastic hysteresis loops are formed by the loading curve and unloading curve of the former cycle. The lower limit of axial strain in each cycle increases with increasing number of cycles. The volume compression of specimens occurs at the first several cycles, and the main deformation is along the axial direction. Afterwards, the specimen volume changes from compression to dilatancy when deviatoric stress increases to a certain value. All specimens are divided into several parts by macroscopic cracks when shear fracture generates, and the orientation of crack is inclined to axial direction. Gas permeability curves are divided into three stages: a stable decline, a slow rise and a sharp rise. The gas permeability increases by 2-3 orders of magnitude after the brittle failure happens. The inflexion point of volume strain curve and the lateral strain curve can be used as an important reference to predict the change of permeability.

Key words: 花岗岩, 三轴循环加卸载, 气体渗透率

中图分类号: 

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