峰后破裂及微生物修复后岩石渗流特性研究
发布时间：2022-07-03 13:45
岩石作为一种天然地质材料,在经历漫长的地质构造运动、自然侵蚀、工程扰动作用后,内部通常含有裂隙或裂隙网络。裂隙岩石渗流涉及地下能源储备、地下核废料深层储藏、天然气开采等工程领域。原本处于自然应力状态下的岩体受工程扰动后,应力状态发生调整,岩石内部裂隙的力学和渗流特性也因此受到影响,并控制着岩体的稳定性。因此,理解复杂应力路径作用下裂隙岩石渗流特性具有重要的理论意义,开展裂隙岩石修复和渗流改性研究具有重要的工程应用价值。采用自行研制的温度-应力-渗流多场耦合岩石三轴试验系统,以裂隙砂岩和花岗岩作为研究对象,以揭示峰后破裂岩石在加卸载过程中的渗流特性和降低裂隙岩石渗透性为主要目标,开展了峰后破裂岩石在加卸载作用下渗流特性试验及微生物-裂隙岩石修复试验,主要研究成果如下:（1）在高水力梯度与高围压作用下,裂隙岩石渗流特性由线性Darcy流转变成非线性渗流,采用Forchheimer公式可以很好的对非线性渗流过程进行拟合分析,非线性影响因子E=0.1可以作为区分线性流与非线性流的临界点。在卸载过程中,当裂隙面渗透压力处于较低状态下时,裂隙面渗透性不但没有增加反而减小,表明卸荷后较高的有效应力使...
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题的提出及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 岩石裂隙渗流特性研究
1.2.2 岩石裂隙应力-渗流特性研究
1.2.3 岩石裂隙修复研究
1.3 本文研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究技术路线
第2章 试验材料、设备及原理
2.1 引言
2.2 试样制备
2.3 试验系统
2.4 岩石裂隙线性渗流
2.4.1 达西定律
2.4.2 立方定律
2.4.3 渗透系数计算方法
2.5 岩石裂隙非线性渗流
2.5.1 非线性渗流
2.5.2 渗透系数计算方法
2.6 本章小结
第3章 峰后破裂岩石加卸载围压过程渗流特性研究
3.1 引言
3.2 试验步骤
3.3 grad P～Q关系曲线试验结果
3.4 非线性渗流理论分析
3.4.1 基于Forchheimer公式的非线性渗流分析
3.4.2 非线性影响因子
3.4.3 加、卸载围压过程中的非线性渗流特性
3.5 加、卸载围压过程试验结果对比分析
3.6 岩石裂隙渗流数值模拟仿真
3.6.1 粗糙裂隙渗流模型的建立
3.6.2 计算参数以及边界条件
3.6.3 粗糙裂隙渗流数值模拟结果
3.7 本章小结
第4章 峰后破裂岩石循环加卸载作用下渗流特性试验研究
4.1 引言
4.2 围压循环加卸载渗流试验
4.2.1 试验步骤
4.2.2 渗透性随围压变化的规律
4.2.3 裂隙面闭合与张开变化特征
4.2.4 渗流流量损失量变化特征
4.3 轴压循环加卸载渗流试验
4.3.1 试验步骤
4.3.2 渗透性随轴压变化的规律
4.3.3 裂隙面渗流差值变化特征
4.3.4 渗流流量损失量变化特征
4.4 本章小结
第5章 MICP技术修复破裂岩石的试验研究
5.1 引言
5.2 MICP矿化试验菌种选育与培养
5.2.1 菌种选育
5.2.2 培养基制备
5.2.3 培养基灭菌
5.2.4 细菌接种
5.2.5 细菌培养
5.2.6 胶结液的制备
5.3 微生物诱导碳酸钙沉积修复破裂岩石
5.3.1 试验方法
5.3.2 MICP对裂隙试样结构完整性修复效果
5.3.3 碳酸钙的测量
5.3.4 MICP对试样裂隙面渗透性的影响
5.4 微生物诱导碳酸钙沉积修复破裂岩石(添加细粒尾砂)
5.4.1 试验方法
5.4.2 MICP对裂隙试样结构完整性修复效果
5.4.3 碳酸钙的测量
5.4.4 MICP对试样裂隙面渗透性的影响
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3654971
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题的提出及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 岩石裂隙渗流特性研究
1.2.2 岩石裂隙应力-渗流特性研究
1.2.3 岩石裂隙修复研究
1.3 本文研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究技术路线
第2章 试验材料、设备及原理
2.1 引言
2.2 试样制备
2.3 试验系统
2.4 岩石裂隙线性渗流
2.4.1 达西定律
2.4.2 立方定律
2.4.3 渗透系数计算方法
2.5 岩石裂隙非线性渗流
2.5.1 非线性渗流
2.5.2 渗透系数计算方法
2.6 本章小结
第3章 峰后破裂岩石加卸载围压过程渗流特性研究
3.1 引言
3.2 试验步骤
3.3 grad P～Q关系曲线试验结果
3.4 非线性渗流理论分析
3.4.1 基于Forchheimer公式的非线性渗流分析
3.4.2 非线性影响因子
3.4.3 加、卸载围压过程中的非线性渗流特性
3.5 加、卸载围压过程试验结果对比分析
3.6 岩石裂隙渗流数值模拟仿真
3.6.1 粗糙裂隙渗流模型的建立
3.6.2 计算参数以及边界条件
3.6.3 粗糙裂隙渗流数值模拟结果
3.7 本章小结
第4章 峰后破裂岩石循环加卸载作用下渗流特性试验研究
4.1 引言
4.2 围压循环加卸载渗流试验
4.2.1 试验步骤
4.2.2 渗透性随围压变化的规律
4.2.3 裂隙面闭合与张开变化特征
4.2.4 渗流流量损失量变化特征
4.3 轴压循环加卸载渗流试验
4.3.1 试验步骤
4.3.2 渗透性随轴压变化的规律
4.3.3 裂隙面渗流差值变化特征
4.3.4 渗流流量损失量变化特征
4.4 本章小结
第5章 MICP技术修复破裂岩石的试验研究
5.1 引言
5.2 MICP矿化试验菌种选育与培养
5.2.1 菌种选育
5.2.2 培养基制备
5.2.3 培养基灭菌
5.2.4 细菌接种
5.2.5 细菌培养
5.2.6 胶结液的制备
5.3 微生物诱导碳酸钙沉积修复破裂岩石
5.3.1 试验方法
5.3.2 MICP对裂隙试样结构完整性修复效果
5.3.3 碳酸钙的测量
5.3.4 MICP对试样裂隙面渗透性的影响
5.4 微生物诱导碳酸钙沉积修复破裂岩石(添加细粒尾砂)
5.4.1 试验方法
5.4.2 MICP对裂隙试样结构完整性修复效果
5.4.3 碳酸钙的测量
5.4.4 MICP对试样裂隙面渗透性的影响
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3654971
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3654971.html