《盐岩损伤自愈合特性》系统介绍盐岩的损伤与自愈合特性,探究盐岩损伤愈合机理及影响因素。
《盐岩损伤自愈合特性》主要内容包括盐岩的基本特征与盐岩自愈合相关理论,盐岩裂纹扩展规律与损伤特征,盐岩损伤愈合细观行为特征,不同条件下盐岩的损伤愈合特性以及盐岩损伤与愈合之间的关系及盐岩损伤愈合本构模型等。
《盐岩损伤自愈合特性》可作为盐穴储库建设、管理、研究人员的参考书,也可供高校相关专业师生参考。
盐岩因其渗透率低、蠕变性好、可水溶开采及损伤自愈合等优良特性,成为国内外公认的地下能源储备及放射性废料处置的理想储存介质。国内外学者针对利用地下盐穴进行石油天然气战略能源储备、压气蓄能电站、大规模液流电池储能电站及核废料地下处置等开展了广泛研究。我国盐矿资源丰富,地下井矿盐资源储量4.5万亿吨左右,井矿盐的年产量接近5000万吨,居世界第一位,每年采卤新增的地下盐穴空间达2000万立方米,这为我国战略能源储备及废物处置等提供了宝贵的地下空间资源。
盐穴储库的核心在于确保腔体的密闭性与稳定性,主要受两方面影响:(1)盐腔钻井及造腔过程中围岩蠕变损伤产生微裂隙;(2)损伤微裂隙的闭合与愈合效应。根据既有研究,损伤盐岩在常温、低压状态下即可发生愈合,且损伤愈合对盐岩的力学性质、渗透性等有显著影响,盐岩重结晶愈合能促进损伤盐岩的力学性能恢复及降低渗透性等作用。本书将呈现作者及团队多年对盐岩的损伤及自愈合特征的系统研究成果。
全书分为8章:第1章主要概述盐矿的形成机理、盐岩的物理力学特征,并介绍盐岩损伤愈合方面的研究进展;第2章对盐岩裂隙扩展规律进行系统研究;第3章通过超声波技术及声发射统计分析等技术,研究盐岩在盐穴建造期的损伤特征;第4章借用扫描电镜,分别对盐岩愈合细观表面特征、盐岩愈合结构辨别、盐岩裂隙愈合特征三个角度对盐岩愈合进行特征分析与规律总结;第5-7章分别研究盐岩在单轴、剪切、三轴压缩条件下产生的应力损伤及愈合行为,探讨了不同愈合环境对盐岩损伤愈合特性的影响;第8章从宏观角度介绍盐岩损伤与愈合的关系,并基于前期试验数据,建立盐岩损伤愈合的本构模型。
陈结,男,1984年生,湖南省邵阳市人,重庆大学资源与安全学院教授、博士生导师,国家自然科学基金优秀青年基金获得者,重庆市青年拔尖人才,重庆大学后备拔尖人才;获中国岩石力学与工程学会青年科技奖及全国高等学校矿业石油安全领域优秀青年人才、“唐立新奖教金”优秀科研教师奖等荣誉称号;担任重庆岩石力学与工程学会理事、中国岩石力学与工程学会青年工作委员会委员、中国有色金属学会矿山信息化智能化专业委员会委员。长期从事盐岩水溶采卤造腔及溶腔综合利用方面的基础研究工作,致力于层状盐岩采卤造腔一体化新技术开发、盐穴腔体长期安全性评价及盐岩溶腔综合利用。主持国家自然科学基金2项,国家重点研发项目子课题1项,博士后基金第八批特别支助1项,其他部委基金6项:作为研究骨干参与国家“973”计划项目课题、国家重大专项子课题、国家自然科学基金重点基金等项目。成果获教育部科技进步奖一等奖、中国石油和化工自动化行业科技奖二等奖、首届全国青年岩土力学与工程创新创业大赛二等奖。发表SCI/EI文章90余篇,论文曾获加拿大Renewable Energy Global Innovations(国际能源创新组织)亮点论文奖,重庆市科协首届自然科学优秀科技论文奖。授权发明专利19项,软件著作权5项,出版专著2部。
1 盐岩研究概况
1.1 研究背景及意义
1.2 盐矿基本特征
1.2.1 盐矿的主要矿物成分
1.2.2 盐矿的形成机理
1.2.3 盐矿的成岩时代及分布规律
1.3 盐岩的物理力学特征
1.3.1 关于盐岩
1.3.2 盐岩的物理化学特性
1.3.3 盐岩的孔隙特征
1.3.4 盐岩溶蚀特征
1.3.5 盐岩力学性质
1.4 盐岩损伤愈合研究现状
1.4.1 盐岩损伤理论研究进展
1.4.2 盐岩损伤自愈合方面的研究进展
1.4.3 盐岩损伤愈合的机理概述
2 盐岩损伤裂纹扩展规律
2.1 盐岩热损伤裂隙特征分析
2.1.1 试验准备及方法
2.1.2 温度损伤试验结果及分析
2.2 盐岩及夹层单轴压缩裂纹扩展特征分析
2.2.1 试验条件及方法
2.2.2 试验结果及分析
2.3 裂隙扩展演化机理
2.3.1 裂隙扩展方式及其演化
2.3.2 裂隙起裂判据
2.4 本章小结
3 盐岩损伤特征
3.1 试验条件及方法
3.1.1 试验条件
3.1.2 试验设备及条件
3.1.3 试验方法
3.2 基于超声波技术盐岩单轴压缩损伤试验结果分析
3.2.1 盐岩常规单轴加载试验中波速的变化规律
3.2.2 盐岩单轴加、卸载试验中波速的变化规律
3.2.3 基于超声波盐岩损伤定量分析
3.3 基于声发射盐岩损伤特征试验结果分析
3.3.1 盐岩试件应力-应变特征分析
3.3.2 加载应变率与声发射关系
3.3.3 卤水对盐岩单轴声发射特征的影响
3.3.4 盐岩破坏形式分析
3.3.5 影响盐岩单轴声发射特征的因素分析
3.3.6 基于声发射特征盐岩单轴损伤本构模型
3.4 盐岩三轴卸荷扩容损伤机理
3.4.1 盐岩单轴、三轴压缩和三轴卸围压的扩容特征
3.4.2 盐岩卸荷扩容速率特征
3.4.3 卸荷条件下加速扩容点边界条件
3.5 基于卸荷理论盐岩损伤本构模型
3.6 本章小结
……
4 盐岩损伤愈合细观行为特征
5 盐岩单轴加载损伤自愈合特性
6 盐岩剪切损伤自愈合特性
7 三轴应力作用下损伤盐岩愈合效应
8 盐岩损伤与愈合之间的关系