高温下花岗岩渗透特性随应力及温度演变的研究

本研究聚焦于高温后花岗岩在应力作用下的渗透特性演化，针对这一主题，作者李林林等人采用了一种严谨的实验方法。他们首先设置了10-30兆帕的相同围压范围，然后通过GWD-02A型高温炉将加工好的花岗岩试样加热至不同的温度，包括200°C、300°C、400°C、500°C、600°C和800°C。在这样的高温环境下，利用中国矿业大学深部岩土国家重点实验室的全自动岩石渗透率测试系统进行了细致的渗透试验，同时对试样的直径、高度和质量进行了测量，进而计算出花岗岩的密度。 实验过程中，还使用了PDS-SW声波检测仪来测定高温后花岗岩的纵波波速，以此了解温度对岩石物理性质的影响。研究发现，随着温度的升高，花岗岩内部的微裂纹逐渐发育，导致其纵波波速减小，密度也相应下降。这是因为在高温下，岩石结构发生松弛，水分可能被释放或迁移，从而影响其声学性质。 更为深入的研究揭示了高温对渗透特性的直接影响，即水力梯度与体积流速之间存在线性关系，符合达西定律，表明高温会促使等效渗透系数增加，且随着温度的升高，这种增益效应更为显著。研究人员发现，对于同一高温处理的试样，增加围压会导致导水系数减小，这说明了压力对渗透行为的抑制作用。 最终，研究者通过拟合得出，渗透系数和导水系数与围压和温度的关系可以很好地用指数函数K0=A×1.01T来描述。这项工作对于理解高温环境下花岗岩的渗透行为及其对地质工程，如地下水资源管理、岩体稳定性评估等方面具有重要的实践意义。该研究结果不仅提供了花岗岩在极端条件下的物理参数参考，也为后续类似岩石材料的高温处理和渗透特性研究奠定了基础。