溶浸-应力耦合作用下钙芒硝盐岩蠕变特性研究

摘要：

为了研究钙芒硝岩在原位溶浸开采过程中的蠕变力学特性,采用自主研发的多功能岩石力学试验机,进行了轴压5 MPa、围压4 MPa条件下,不同渗透压(3,2,1 MPa)作用下的三轴蠕变力学试验.模拟溶浸开采生产过程,将钙芒硝蠕变过程分为溶浸连通蠕变阶段、饱水蠕变阶段、排水蠕变阶段和轴压20 MPa蠕变阶段4个阶段,对比分析了上述4个阶段的钙芒硝盐岩的蠕变特性差异.研究结果表明:在溶浸连通蠕变阶段,渗透压力越大,溶解连通时间越短;反之,则时间越长.在溶浸连通蠕变阶段和饱水蠕变阶段,不断演化的矿物溶解与相对恒定的有效应力对钙芒硝盐岩的蠕变变形起主要影响;在排水蠕变阶段和轴压20 MPa高压变形阶段,溶浸作用历史过程及其对钙芒硝盐岩固体骨架力学性能的弱化程度决定了钙芒硝盐岩的变形特性.曲线拟合结果表明,广义Kelvin模型能够较好地描述溶浸渗透加载作用下钙芒硝盐岩的三维压缩蠕变力学特性.该研究结果不仅揭示了钙芒硝盐岩在特殊的溶浸-应力耦合作用条件下的蠕变特性,同时,也可为钙芒硝盐矿溶浸过程中矿体稳定性分析提供一定参考依据.

关键词：岩石力学、钙芒硝盐岩、蠕变、溶浸作用

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分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家杰出青年科学基金51225404;“三晋学者”支持计划资助项目2013;国家青年科学基金项目51504159Supported by the National Science Foundation for Distinguished Young Scholars of ChinaGrant No.51225404,San-Jin Scholar Support Project of Shanxi ProvinceGrant No.2013 and National Science Foundation for Young Scholars of ChinaGrant No.51504159

在线出版日期：2017-01-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：2461-2470