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超低温作用下花岗岩力学特性及地下LNG储库稳定性研究
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作者 李纯纯 熊峰 +3 位作者 张国华 华东杰 曹伟腾 唐志成 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第4期840-848,共9页
花岗岩分布广泛、强度高,是低温液化天然气(LNG)地下存储的理想介质。然而LNG形成的极端低温(-162℃)使得花岗岩岩体性质发生改变,影响储库安全。为了探究超低温下花岗岩力学特性,开展了-90℃~-165℃低温环境下干燥和饱和花岗岩单轴压... 花岗岩分布广泛、强度高,是低温液化天然气(LNG)地下存储的理想介质。然而LNG形成的极端低温(-162℃)使得花岗岩岩体性质发生改变,影响储库安全。为了探究超低温下花岗岩力学特性,开展了-90℃~-165℃低温环境下干燥和饱和花岗岩单轴压缩试验、热膨胀测试以及微观观察。试验结果表明,当温度从-90℃降低到-165℃时,饱和花岗岩的抗压强度和弹性模量分别提高31.1%,24%,干燥状态花岗岩的弹性模量提高了12.8%,而抗压强度变化不明显。力学强度提升主要原因在于随着温度的降低,干燥花岗岩因为自身矿物结构低温收缩导致内部颗粒胶结作用增强;饱和花岗岩由于含有孔隙水,遇低温冻结成冰,使岩石空隙与裂纹黏结得更加紧密,岩石内部结构更为致密。通过试验数据建立了岩石线膨胀系数与温度的负相关经验关系式,嵌入到COMSOL的热-力耦合模型中,实现了低温LNG储库长期稳定性分析。随着运营年限增加和温度降低,岩石产生冻胀效应,岩层间发生挤压变形,导致地表出现隆起风险,同时这项研究也对地下岩体空间工程发展具有重要意义。 展开更多
关键词 超低温 花岗岩 单轴压缩试验 微裂纹 冻胀 储库稳定性
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