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研究生: 陳俞佑
Chen, Yu-You
論文名稱: 溫度與壓力影響下魚藤坪砂岩預應力評估與破壞準則之研究
Estimation of pre-stress and failure criteria on Yutengping sandstone affected by temperature and pressure
指導教授: 吳建宏
Huang, Jian-Hong
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 208
中文關鍵詞: CO2地質封存預應力音射法變形率變化法高溫高壓三軸試驗
外文關鍵詞: Geological Storage of CO2, Prestress, Acoustic Emission, Deformation Rate Analysis, High Temperature and High Pressure Triaxial Compress Test
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  • 為了評估CO2地質封存場址的安全性及穩定性,必須先了解場址儲氣層之現地應力為重要的課題。本研究考慮不同條件下以音射法(AE)與變形率變化法(DRA)推估岩石預應力,唯不同的岩石有不同的AE及DRA適用性,實際應用在現地之前必須加以探討其可行性。研究場址為台灣中部鐵砧山,根據中油公司的調查,該場址具有CO2地質封存潛能,故本研究以該場址之儲氣層魚藤坪砂岩露頭做為試驗材料,試體可分為直徑5公分及直徑2.28公分尺寸,利用室內反覆應力加載於試體上,使應力記憶於試體之中,再以音射法(AE)與變形率變化法(DRA)推估其室內預應力大小,探討將來運用AE與DRA法結合三維應力場,推估魚藤坪砂岩現地應力的可能性。強度方面則進行高溫高壓三軸試驗,在不同溫度條件下求出符合地溫梯度的破壞準則。

    The geological storage of CO2 is a technique to reduce greenhouse gas emissions. To estimate the storage pressure of a CO2 geological storage site, we must evaluate the in-situ stresses of reservoir rock. Acoustic Emission (AE) and Deformation Rate Analysis (DRA) are new core-based techniques to measure the pre-stress of the rock. However, the applicability of AE and DRA on the pre-stress evaluations is different from rock to rock and must be checked. In addition, the CPC indicates that Yutengping sandstone at Tieh-chan-shan is a potential site for CO2 geological storage in central Taiwan. Thus, cyclic loads are applied on the sandstone specimens to memory the pre-stress to the specimens. Then, AE and DRA are applied to the pre-stressed samples to estimate the pre-stress. In the practical applications, delay time can be defined as the time, from which the specimens taken in-situ site to the laboratory. Therefore, the impact of different delay time on the accuracy of pre-stress evaluations must be discussed. The study found that Yutengping sandstone is classified as a weak rock. The Kaiser Effect of AE method on the Yutengping Sandstone is insignificant. But, DRA estimates the pre-stress of the sandstone with the error less than 20%. Additionally, the estimated pre-stress of Yutengping sandstone decreases as the delay time increases.

    摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VIII 圖目錄 XI 第一章 緒論 1 1-1前言 1 1-2研究動機與目的 3 1-3研究流程圖 5 第二章 文獻回顧 7 2-1音射(Acoustic Emission)介紹 7 2-1-1音射之應用 7 2-2凱瑟效應研究(Kaiser Effect) 8 2-2-1岩石材料之Kaiser Effect 8 2-2-2 Kaiser Effect於預應力量測之應用 10 2-3變形率變化法(Deformation Rate Analysis, DRA) 14 2-4反覆荷重研究 16 2-5延遲時間研究 18 2-6現地應力介紹 20 2-7地溫梯度 23 2-8溫度對三軸壓縮試驗影響 24 第三章 研究場址與試驗材料 29 3-1區域地質概述 29 3-1-1鐵砧山背斜 32 3-1-2通霄背斜 32 3-2研究場址地層 33 3-3取樣地點介紹 35 3-4試體製作 38 第四章 試驗儀器與研究方法 42 4-1消散耐久性試驗儀器與方法 42 4-2超音波量測系統 44 4-3音射量測系統 46 4-4應變片量測系統 49 4-5 MTS加載系統介紹 51 4-5-1 MTS加載系統 51 4-5-2 GT控制系統 52 4-6異向性單壓強度試驗 53 4-7應力記憶研究方法 54 4-7-1鐵砧山地溫梯度與魚藤坪砂岩地下溫度 54 4-7-2試驗方法 54 4-7-3單軸壓縮試驗 56 4-7-4反覆荷重試驗 57 4-8高溫高壓三軸試驗 62 4-8-1高溫高壓三軸試驗設備 62 4-8-2試驗步驟 65 第五章 試驗結果與分析 67 5-1魚藤坪砂岩基本物理性質 67 5-2魚藤坪砂岩基本力學性質 70 5-2-1超音波試驗結果 70 5-2-2異向性單壓強度試驗 74 5-2-3單軸壓縮強度試驗 90 5-3直徑5公分試體預應力評估試驗結果 96 5-3-1AE法推估結果 96 5-3-2DRA法推估結果 102 5-4直徑2.28公分試體預應力評估試驗結果 113 5-4-1 AE法推估結果 113 5-4-2DRA法推估結果 117 5-5 AE和DRA試驗綜合比較討論 125 5-6高溫高壓三軸試驗結果 127 5-6-1應力-應變曲線分析 128 5-6-2莫爾庫倫破壞準則與p-q圖應力路徑 133 5-6-3強度參數與溫度之分析 141 第六章 結論與建議 142 6-1結論 142 6-2建議 145 參考文獻 146 附錄一 超音波試驗 150 1.直徑5公分試體 150 2.直徑2.28公分試體 152 3.高溫高壓三軸試體 154 附錄二 AE與DRA試驗分析結果圖 155 AE法 直徑5公分試體第一階分析結果 155 DRA法 直徑5公分試體 Axial Strain 158 DRA法 直徑5公分試體 Lateral Strain 170 AE法 直徑2.28公分試體第一階分析結果 182 DRA法 直徑2.28公分試體 Axial Strain 185 DRA法 直徑2.28公分試體 Lateral Strain 197

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    下載圖示 校內:2018-07-05公開
    校外:2018-07-17公開
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