溫度-載荷作用下紅砂巖損傷機理與聲發(fā)射特征研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,人類對自然資源的需求也越來越大。開采能源的過程中經(jīng)常會遇到與溫度有關的巖土工程問題,比如地熱資源工程、核廢料掩埋等。從溫度/載荷耦合作用的角度研究巖石損傷演化的規(guī)律,進而探尋科學合理的巖土體本構(gòu)模型是一項非常重要的基礎性前沿課題。本文以煤系地層紅砂巖為研究樣本,利用先進的MTS810、MTS815電液伺服材料試驗系統(tǒng)及配套的聲發(fā)射檢測儀、高溫爐、高倍顯微鏡和掃描電鏡等儀器設備,應用損傷斷裂理論,分別從細觀尺度

2、和宏觀尺度上對不同溫度環(huán)境下紅砂巖的破裂機理做了系統(tǒng)的研究。借助于聲發(fā)射信號檢測技術,分析探討了紅砂巖在溫度/載荷作用下?lián)p傷破裂演化規(guī)律及其聲發(fā)射特征。主要工作內(nèi)容及重要研究成果如下:
　　(1)在MTS810材料試驗系統(tǒng)上通過實驗獲得:從20℃至900℃溫度范圍內(nèi)紅砂巖的實時全應力-應變曲線,分析得出紅砂巖彈性模量、峰值應變、峰值強度等物理參數(shù)隨溫度的變化規(guī)律。
　　(2)對高溫環(huán)境下紅砂巖升溫、加載過程進行實時聲發(fā)射檢測

3、表明:紅砂巖在高溫環(huán)境下產(chǎn)生熱膨脹效應,低應力狀態(tài)下聲發(fā)射活動微弱,隨應力增高聲發(fā)射趨于活躍。聲發(fā)射信息的活躍度與溫度密切相關。
　　(3)基于掃描電鏡和高倍顯微鏡,獲得了高溫環(huán)境下紅砂巖破裂斷口處的裂紋圖像。分析紅砂巖斷裂面形貌特點,得出高溫作用下紅砂巖斷口處裂隙的擴展、閉合、晶界破裂特征。結(jié)果表明:高溫作用導致紅砂巖晶界破裂形式差異,進而影響其宏觀力學性能。實驗從微觀角度揭示了高溫作用下紅砂巖宏觀破裂特征的微觀機制。