高溫下巖石的宏細(xì)觀特性試驗(yàn)研究.pdf

1、深部地下資源的開采、核廢料的地層深埋儲(chǔ)存以及巖石的地下工程災(zāi)后重建等工程所處的地質(zhì)環(huán)境,均可能經(jīng)歷一定程度的高溫,因此,巖石受高溫影響其強(qiáng)度、變形等特征的變化規(guī)律,將直接關(guān)系著工程設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)和長(zhǎng)期安全性。
　　本文通過先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及測(cè)試技術(shù),對(duì)高溫作用下巖石的力學(xué)參量、聲發(fā)射特性及細(xì)觀結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)行了詳細(xì)的研究,并應(yīng)用擾動(dòng)狀態(tài)概念理論探討了高溫下巖石的本構(gòu)關(guān)系。其主要研究工作如下:
　　(1)利用 MTS815及帶高溫

2、環(huán)境爐的 MTS810材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)山東臨沂花崗巖在20℃~800℃下的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了試驗(yàn)研究,分析了實(shí)時(shí)高溫下及高溫作用冷卻后花崗巖的抗壓強(qiáng)度、變形、彈性模量、應(yīng)力-應(yīng)變曲線等的變化規(guī)律,以及臨沂花崗巖在高溫單軸壓縮下的破壞形態(tài)和原因。
　　(2)利用MTS810材料試驗(yàn)機(jī)及AE21C聲發(fā)射檢測(cè)儀對(duì)山東臨沂花崗巖在20℃~800℃受壓下的聲發(fā)射特性進(jìn)行試驗(yàn)研究,詳細(xì)分析了升溫過程中花崗巖聲發(fā)射計(jì)數(shù)率隨時(shí)間的變化規(guī)律以及高溫加載過程

3、中其聲發(fā)射特征參量與應(yīng)力-應(yīng)變曲線之間的關(guān)系。
　　(3)利用德國LEICA DM4500P智能數(shù)字式自動(dòng)偏光顯微鏡進(jìn)行了高溫下花崗巖和大理巖的實(shí)時(shí)細(xì)觀觀測(cè)試驗(yàn),從細(xì)觀層次分析了高溫作用下巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化規(guī)律,探討了高溫下巖石的峰值應(yīng)力、聲發(fā)射特征與其細(xì)觀形態(tài)的關(guān)系。
　　(4)基于擾動(dòng)狀態(tài)概念理論,考慮溫度因子的影響,對(duì)常溫單軸壓縮下巖石的擾動(dòng)狀態(tài)本構(gòu)模型進(jìn)行了改進(jìn),建立了高溫壓縮條件下巖石的擾動(dòng)狀態(tài)概念本構(gòu)模型。<

4、br>　　通過上述研究,取得如下研究成果:
　　(1)高溫下花崗巖的單軸抗壓強(qiáng)度和彈性模量隨溫度升高而降低,而總體上峰值應(yīng)變呈上升趨勢(shì);高溫后隨溫度的升高花崗巖的力學(xué)指標(biāo)也有明顯下降,但總體上優(yōu)于高溫下;800℃前花崗巖巖樣的破壞模式主要呈脆性破壞,未出現(xiàn)強(qiáng)烈的塑性破壞。
　　(2)升溫及加載過程中,花崗巖的聲發(fā)射振鈴計(jì)數(shù)率隨著溫度升高而增大,聲發(fā)射活動(dòng)變得更為頻繁;巖樣在400℃~800℃高溫后與高溫下的聲發(fā)射參量有較大差

5、別,高溫后的聲發(fā)射參量明顯低于高溫下;各溫度段高溫下花崗巖的聲發(fā)射振鈴累計(jì)數(shù)都要高于高溫后。
　　(3)加溫過程中隨溫度升高,巖石內(nèi)部形成的微裂紋和微空隙越多,其內(nèi)部的損傷越嚴(yán)重;大理巖和花崗巖受高溫作用下其細(xì)觀結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化有所不同,主要體現(xiàn)在不同溫度下裂紋萌生及擴(kuò)展速度的不同;巖石的力學(xué)特性及聲發(fā)射特征與巖樣內(nèi)部裂紋網(wǎng)絡(luò)的形成具有對(duì)應(yīng)的關(guān)系,裂紋擴(kuò)展緩慢則峰值應(yīng)力曲線和振鈴累計(jì)數(shù)曲線走勢(shì)平穩(wěn),裂紋網(wǎng)絡(luò)急劇擴(kuò)展則峰值應(yīng)力曲線和振