液氮循环冷却对花岗岩物理力学特性的影响

摘要

【目的】目前对液氮循环冷却技术在高温花岗岩抗拉特性、孔隙结构方面影响的研究仍然有限，缺乏不同温度和循环次数下花岗岩物理力学特性变化规律的详细分析，所以进一步探索液氮冷却循环对花岗岩微观结构影响。【方法】开展了25～600℃高温-液氮循环处理次数对花岗岩物理力学特性影响的实验。探讨了高温-液氮循环冷却下花岗岩的纵波波速、抗拉强度、孔隙度、孔径分布等演化规律。【结果】结果表明，随着液氮冷却循环次数的增加，花岗岩的抗拉强度和波速显著降低，孔隙度和孔径显著增大。特别是在400℃以上的高温处理后，物理力学特性的变化更为显著。此外，本研究通过分析矿物晶粒热膨胀系数差异及岩石内部温度梯度引起的损伤机制，揭示了液氮冷却对花岗岩结构造成显著损伤的原因。【结论】研究结果为低温致裂技术在地热能开发中的应用提供了实验依据。

关键词

液氮循环冷却 / 花岗岩 / 孔隙结构 / 抗拉强度 / 低温致裂