دراسة تجريبية حول خصائص كسر الوضع الأول للجرانيت بعد تبريده عند درجات حرارة منخفضة باستخدام النيتروجين السائل

لقد ظهرت تقنية تكسير النيتروجين السائل كطريقة واعدة في تكسير السوائل، حيث توفر مزايا كبيرة لاستغلال وتطوير الطاقة الحرارية الجوفية. على غرار التكسير الهيدروليكي في المياه الجوفية، ينطوي تكسير النيتروجين السائل على تحدي شائع يتمثل في تفاعل السوائل مع الصخور، والذي يشمل عمليات التخلل والانتشار للسوائل داخل المسام والشقوق الصخرية. تلعب التحليلات الجيوميكانيكية دورًا حاسمًا في تقييم قدرة نقل وانتشار السوائل داخل الصخور، مما يُمكن من التنبؤ بنتائج التكسير وتطوير شبكة الشقوق. وتعتبر هذه التقنية مفيدة بشكل خاص لتسهيل تبادل الحرارة مع الصخور الجافة الساخنة وإحداث الشقوق داخل التكوينات الصخرية. الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو دراسة تأثيرات تكسير النيتروجين السائل على الصخور الجافة الساخنة، مع التركيز بشكل خاص على عينات الجرانيت. يتكون التصميم التجريبي من مجموعتين من عينات الجرانيت لاستكشاف تأثير دورات تبريد النيتروجين السائل على خصائص كسر الوضع الأول، وخصائص الانبعاث الصوتي، وميول الانفجار الصخري للجرانيت. من خلال دراسة الخصائص الميكانيكية، وخصائص الانبعاث الصوتي، وميول الانفجار الصخري تحت ظروف دورات مختلفة، يكشف فعالية تقنية تكسير النيتروجين السائل. تشير النتائج إلى أن: (1) السعة القصوى لتحمل الأحمال للعينة تتناقص تدريجيًا مع زيادة عدد دورات التكرار. (2) تكشف تحليل إشارات الانبعاث الصوتي عن زيادة تدريجية في الطاقة التراكمية للعينة مع دورات التكرار، مما يشير إلى أن هذه الدورات تحفز إطلاق الطاقة المخزنة داخل العينات. (3) بعد الخضوع لعلاجات دورية متنوعة، تصبح سطح الجرانيت أكثر خشونة، حيث تعرض لزيادة في المسامية وإزالة ملحوظة لجزيئات المعادن. تشير هذه النتائج إلى أن التطبيق الدوري لعملية التسخين على درجات حرارة مرتفعة والتبريد باستخدام النيتروجين السائل يعزز من تكوين الشقوق الداخلية في الجرانيت. يُعتقد أن هذه الظاهرة تتأثر بالتنوع الداخلي وانكماش وتوسع الجزيئات الداخلية. علاوة على ذلك، توفر التحليلات المفصلة للمقاطع الشكلية رؤى حول التغيرات الهيكلية الناتجة عن تكسير النيتروجين السائل في عينات الجرانيت.