砂岩和灰岩热导率温度作用效应的实验研究

高温作用会导致岩石内部结构发生变化,并对其热物理性质产生显著影响,因此,研究高温作用后岩石热物理性质的变化规律对地热系统及存在热流传播问题的地下工程具有指导意义。实验以高温作用后砂岩、灰岩为研究对象,利用热常数分析仪研究了砂岩、灰岩热导率随温度的变化特征,并结合岩石微观结构特性,从矿物受热的微观机理出发,对岩石热导率变化的内在机理进行了初步探讨。结果表明,砂岩热导率可分为25~100℃、100~400℃、400~600℃和600~900℃四个阶段,灰岩热导率可分为25~100℃和100~400℃两个阶段,砂岩、灰岩在25~400℃间由于水分的蒸发热导率整体变化较快,400℃以后矿物发生相变及分解、熔融等物理化学反应,从而微裂缝发育、延伸,并连接形成宏观裂隙,砂岩热导率急剧下降,灰岩内部结构较完整,微裂隙发育较少,热导率基本稳定。     

注水引发土体不均匀沉降影响下地裂缝试验研究

土体的不均匀沉降会产生地裂缝。通过有基底潜山的小型模型对不均匀沉降过程中的土体开裂进行动态研究,同时应用网络分布并行电法勘探系统反演土体开裂过程,并对试验和反演结果进行分析和比较。试验中观察到的地裂缝由不均匀沉降引起,不均匀沉降程度越大,裂缝发育程度也越大;裂缝的演化过程受模型边界、基底潜山以及土体性质影响。对电法仪采集到的数据进行反演,发现反演图像与观察到的土体表面裂缝、非裂缝区域相对应。     

基于地电场响应的地裂缝模拟试验

在应用网络并行电法技术的基础上,建立有基底潜山的物理模型,对注水条件下模型土体开裂过程中的地电场响应进行测量。试验结果表明,土体中电位、电流和电阻率的变化与土体含水量密切相关,随着土体中含水量的改变,自然电位、一次场电位、激励电流和视电阻率发生急剧变化;网络分布式并行电法反演信息表明在视电阻率曲率值较大位置容易产生不均匀沉降和裂缝,不均匀沉降的程度越大,地裂缝的长度、宽度、深度也越大。