溫度-載荷作用下紅砂巖損傷機(jī)理與聲發(fā)射特征研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(huì)遇到與溫度有關(guān)的巖土工程問題,比如地?zé)豳Y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(jìn)而探尋科學(xué)合理的巖土體本構(gòu)模型是一項(xiàng)非常重要的基礎(chǔ)性前沿課題。本文以煤系地層紅砂巖為研究樣本,利用先進(jìn)的MTS810、MTS815電液伺服材料試驗(yàn)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(shè)備,應(yīng)用損傷斷裂理論,分別從細(xì)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(jī)理做了系統(tǒng)的研究。借助于聲發(fā)射信號檢測技術(shù),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(yàn)系統(tǒng)上通過實(shí)驗(yàn)獲得:從20℃至900℃溫度范圍內(nèi)紅砂巖的實(shí)時(shí)全應(yīng)力-應(yīng)變曲線,分析得出紅砂巖彈性模量、峰值應(yīng)變、峰值強(qiáng)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(jìn)行實(shí)時(shí)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(yīng),低應(yīng)力狀態(tài)下聲發(fā)射活動(dòng)微弱,隨應(yīng)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(guān)。
　　(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(diǎn),得出高溫作用下紅砂巖斷口處裂隙的擴(kuò)展、閉合、晶界破裂特征。結(jié)果表明:高溫作用導(dǎo)致紅砂巖晶界破裂形式差異,進(jìn)而影響其宏觀力學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)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(jī)制。