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含层理砂岩热膨胀系数的试验研究
  • ISSN号:1000-7598
  • 期刊名称:《岩土力学》
  • 时间:0
  • 分类:TU458[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室,湖北武汉430071, [2]中国科学院大学,北京100049, [3]三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌443002
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(973)项目(No.2014CB046902); 国家自然科学基金项目(No.51427803,No.51404240,No.51479193); 中国科学院“百人计划”项目~~
中文摘要:

在放射性核废料处置、地热能源开采以及地下油气储存等工程中,热量的传递将会在很大程度上改变岩土材料的力学性质,因此,岩土体及缓冲材料的热力学参数,包括热传导系数、热膨胀系数、比热容对工程设计以及安全性评价有着至关重要的作用。利用自主研制的岩石膨胀系数测试仪对含层理砂岩进行了热膨胀系数试验,研究了岩石轴向和径向热膨胀系数的变化规律,结果表明:对于含水平层理岩样,随着温度的变化,当膨胀均匀后,轴向热膨胀系数约为14×10~(-6)℃~(-1),而径向热膨胀系数约为9×10~(-6)℃~(-1),前者约为后者的1.56倍,表现出明显的各向异性;相比于含水平层理岩样,含竖直或倾斜层理岩样的轴向膨胀系数未见显著差异,但径向热膨胀系数明显增加;相同温度下,径向热膨胀系数从大到小的顺序为:竖直方向、倾斜方向和水平方向;由于岩样中沉积层的存在,砂岩与沉积物质的膨胀性能并不相同,这将导致岩样的轴向和径向热膨胀系数表现出各向异性。该研究成果对于岩体的热-力耦合特性研究具有一定的参考意义。

英文摘要:

Heat transportation will change the mechanical properties of rock and soil materials considerably in subsurface engineering applications such as radioactive waste repositories, geothermal energy extraction and underground oil/gas storage. Thermal properties of rocks, soils and buffer materials, including thermal conductivity, thermal expansion coefficient, specific heat capacity, play a crucial role in design and evaluation of safety performance of these projects. The thermal expansion coefficient tests are conducted on sandstone with bedding planes by using the independently developed instrument for thermal expansion coefficient of rocks. The evolution of axial and radial thermal expansion coefficients of rocks are studied. The results show that for rock samples with horizontal beddings, with the change of temperature, axial thermal expansion coefficient is about 14×10~(-6)℃~(-1), while about 9×10~(-6)℃~(-1) in radial direction under uniform expansion. The axial thermal expansion coefficient is about 1.56 times as large as the radial thermal expansion coefficient, and the rock sample shows obvious anisotropy. Compared with rock samples with horizontal beddings, the samples with inclined and vertical beddings shows no significant difference in axial thermal expansion coefficient, but their radial thermal expansion coefficients are larger. Under the same temperature, the order of radial expansion coefficient from big to small is vertical, inclined and horizontal beddings. Because of the existence of beddings, the expansion properties of sandstone and compositions of beddings are different, which leads to the difference of axial and radial expansion coefficients. The results may provide a helpful reference for better understanding the thermo-mechanical behaviors of rocks.

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期刊信息
  • 《岩土力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 主编:孔令伟
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:ytlx@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87198484 87199252
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-7598
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1199/O3
  • 邮发代号:38-383
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,美国《工程索引》EI收录期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:56873