冷却介质对花岗岩热冲击破裂程度的影响研究

作者:何水鑫; 郤保平*; 董赟盛; 曹钰; 贾鹏; 赵阳升
来源:岩石力学与工程学报, 2023, 42(S2): 4006-4017.
DOI:10.13722/j.cnki.jrme.2022.0849

摘要

为探明水温变化对花岗岩热冲击过程的影响,基于热冲击传热理论,设计并进行不同热源温度下的恒温对流加热试验,通过理论推导及数据分析,获得如下结论:(1)高温花岗岩在处于常温未沸腾状态的水中热冲击冷却时,温度梯度和热冲击破裂程度随着水温的增大而减小;在沸水中热冲击冷却时,温度梯度和热冲击破裂程度显著大于在常温未沸腾水中热冲击时。(2)试验证明沸水的对流换热系数比常温未沸腾水大一个数量级以上。高温花岗岩在0℃~100℃范围的水中热冲击冷却时,由于沸腾导致的对流换热系数剧变对热冲击的影响显著大于热冲击温度差和岩石材料导热系数造成的影响;(3)在实际工程中,通过改变流体介质的对流换热系数,而非改变材料导热系数和温度差,来增强或避免热冲击破裂现象,是更加经济、节能、有效的方法。研究成果为花岗岩热冲击破裂的精细刻画做出贡献,同时为涉及热冲击破裂的实际工程提供指导。

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