超临界水作用下花岗岩裂隙渗流特性演化规律研究

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单位太原理工大学矿业工程学院;太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室;西藏大学工学院;
来源岩土力学
出版年2025
期号09
摘要
超临界地热系统是增强型地热系统开发的前沿,研究在超临界环境中裂隙渗流的演变规律是地热系统长期高效开采的关键。为了揭示超临界水作用下干热岩裂隙渗流特性演化规律,利用自主研制的600℃高温高压岩体三轴力学试验系统,对不同温度(25~500℃)下细粒、粗粒裂隙花岗岩渗流特性进行研究。结果表明:(1)在温度作用下,裂隙渗透率随温度升高分为2个阶段,250℃时渗透率到达最高值。(2)在超临界水岩作用下,裂隙渗透率随温度升高分为4个阶段。温度在250℃和400℃时出现两个峰值。在接近超临界状态时,水对岩石性质的削弱及自由面溶解使裂隙渗透率上升,350℃是超临界水岩作用下花岗岩裂隙渗透率演化的阈值温度。在超临界水作用后,其表面形貌由于矿物溶解―沉淀―再结晶而发生重新分布,水岩作用后裂隙的充填率为14%,充填引起裂隙渗流通道改变使渗透率发生改变。(3)中低温下粗粒花岗岩裂隙渗透率受热膨胀量大与低弹性模量的影响而下降,在高温下粗粒花岗岩水岩反应面积大,导致其渗透率减少率比细粒花岗岩高32.67%。本研究对超临界状态下的增强型地热高效开发具有一定的指导意义与价值。

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