化学腐蚀效应下页岩蠕变机理研究

详细信息    查看全文 | 推荐本文 |

英文篇名：Study of Creep Mechanics of Shale with Chemical Corrosion Effect 作者：王艳春 ; 王永岩 ; 李剑光 英文作者：WANG Yanchun;WANG Yongyan;LI Jianguang;College of Mechanical and Electronic Engineering,Qingdao University of Science and Technology; 关键词：化学效应 ; 蠕变 ; 页岩 ; 温度梯度 ; 数值模拟 英文关键词：chemical effect;;creep;;shale;;temperature gradient;;numerical simulation 中文刊名：煤矿安全 英文刊名：Safety in Coal Mines 机构：青岛科技大学机电工程学院; 出版日期：2019-08-20 出版单位：煤矿安全 年：2019 期：08 基金：国家自然科学基金资助项目(51674149);; 教育部重点实验室研究基金资助项目(JYBSYS2017104) 语种：中文; 页：73-77 页数：5 CN：21-1232/TD ISSN：1003-496X 分类号：TU45

摘要

为了研究化学腐蚀对页岩蠕变机理,开展化学-蠕变耦合试验,并以COMSOL软件作为平台进行化学-蠕变耦合页岩溶蚀数值模拟。结果表明:酸性或者碱性越强,离子浓度达到动态平衡状态时间越短,温度扩散越容易,产生较高温度梯度应力,影响岩石的蠕变特性;酸性溶液对页岩腐蚀程度比碱性溶液剧烈,对温度梯度变化程度影响也较大,影响页岩蠕变特性。数值模拟与蠕变试验得出结果一致。
        To research the creep mechanics of chemical corrosion on the shale, we carried out chemical creep coupling test and numerical simulation of chemical-creep coupled shale corrosion by taking COMSOL as platform. The results show that the stronger the acidity or alkalinity, the shorter the time for the ion concentration to reach a dynamic equilibrium state, the more internal voids appear, the easier the temperature diffusion and higher temperature gradient stress; the degree of corrosion of acidic solution to shale is more severe than that of alkaline solution, and higher temperature gradient stress is produced, which affects the creep characteristics of rock; the degree of corrosion of acid solution on shale is more severe than that of alkaline solution, and it also has a greater influence on the degree of temperature gradient change and the creep characteristics of shale. The results of numerical simulation and creep test are consistent.

引文

[1] Sellers E J, Klerck P. Modeling of the effect of discontinuities on the extent of the fracture zone surrounding deep tunnels[J]. Tunneling and Underground Space Technology, 2000, 15(4):463-469.
    [2]王永岩，罗帅，岳彩虹，等．渗流对泥质页岩蠕变规律的影响[J]．煤矿安全，2009,40(1):85-87.
    [3]王永岩，吕宜美，肖志娟，等．化学腐蚀下砂岩蠕变模型的研究[J]．煤炭学报，2010,35(7):1095-1098.
    [4]盛金昌，刘继山，许孝臣，等．页岩钻孔过程中的流固热化学耦合模型[J]．工程力学，2009,26(12):240.
    [5]李剑光，王永岩，王皓．深部岩体力学中软岩多孔介质模型的研究[J]．煤矿安全，2009,40(12):8-11.
    [6]姚华彦，冯夏庭，崔强，等．化学溶液及其水压作用下单裂纹灰岩破裂的细观试验[J]．岩土力学，2009,30(1):59-78.
    [7]王永岩，王艳春．温度-应力-化学三场耦合作用下深部软岩巷道蠕变规律数值模拟[J]．煤炭学报，2012,37(S2):275-279.
    [8]王艳春，王永岩．复杂环境下软岩蠕变特性试验研究[J]．山东科技大学学报(自然科学版)，2014,33(3):54-59.
    [9]丁梧秀，冯夏庭．化学腐蚀下裂隙岩石的损伤效应及断裂准则研究[J]．岩土工程学报，2009,31(6):899.
    [10]江宗斌，姜谙男，李宏．腐蚀环境板岩贯通裂隙渗透特性变化规律[J]．煤炭学报，2016,41(8):1954.
    [11]崔强，冯夏庭，薛强，等．化学腐蚀下砂岩孔隙结构变化的机制研究[J]．岩石力学与工程学报，2008,27(6):1210-1216.
    [12]葛金金，詹美礼，吴金萍，等．混凝土结构孔隙侵蚀数值模拟[J]．南水北调与水利科技，2014,12(5):32.
    [13]易富，李军，孙迪．化学效应下的砂岩蠕变机理[J]．辽宁工程技术大学学报(自然科学版)，2015,34(3):369-372.
    [14]刘健，李鹏，乔丽苹，等．砂岩蠕变特性的水物理化学作用效应试验研究[J]．岩石力学与工程学报，2008,27(12):2540-2550.
    [15]江宗斌，姜谙男，李宏．氯化钠溶液腐蚀板岩蠕变特性及改进H|M模型研究[J]．岩石力学与工程学报，2016,35(S2):3726-3733.
    [16]程学磊，崔春义，孙世娟．COMSOL Multiphysics在岩土工程中的应用[M]．北京：中国建筑工业出版社，2014.