巖石高溫力學(xué)性能

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1、花崗巖高溫力學(xué)性能國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)巖石在常溫、高溫高壓下的各種物理力學(xué)性能進(jìn)行了研究。Alm等考察了花崗巖受到不同溫度熱處理后的力學(xué)性質(zhì)，并對(duì)花崗巖在溫度作用下微破裂過(guò)程進(jìn)行了討論；張靜華等對(duì)花崗巖彈性模量的溫度效應(yīng)和臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子隨溫度的變化進(jìn)行了研究；宼紹全等系統(tǒng)地研究了經(jīng)過(guò)熱處理的SEpa花崗巖的力學(xué)特性，得到了工程屮需要的基本力學(xué)參數(shù)；林睦曾等研究了巖石的彈性模量隨溫度升高而變化的情況；Oda等研究了在溫度作用下巖石的基本力學(xué)性質(zhì)；Lau研究了較低圍壓下花崗巖的彈性模量、泊松比、抗壓強(qiáng)度隨溫度的變化規(guī)律以及破壞準(zhǔn)則；許錫昌等通過(guò)試驗(yàn)，初步研究了花崗

2、巖在單軸壓縮狀態(tài)下主要力學(xué)參數(shù)隨溫度（20?600°C）的變化規(guī)律；朱合華等通過(guò)單軸壓縮試驗(yàn)，對(duì)不同高溫后熔結(jié)凝灰?guī)r、花崗巖及流紋狀凝灰角礫巖的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究，分析比較3種巖石峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變及彈性模量隨溫度的變化規(guī)律，并研究了峰值應(yīng)力與縱波波速、峰值應(yīng)變與縱波波速的關(guān)系。1?高溫下花崗巖力學(xué)行為研究張志鎮(zhèn)在《花崗巖力學(xué)特性的溫度效應(yīng)試驗(yàn)研究研究》一文中以花崗巖（采自山東省兗州礦區(qū)濟(jì)二井，主要成分為長(zhǎng)石，以含鈣鈉長(zhǎng)石為主，冇部分鉀長(zhǎng)石,同吋含有部分伊利石、輝石和少量其他礦物。加工成直徑為25mni,高為50nini的圓柱體）為研究對(duì)象，在進(jìn)行實(shí)時(shí)高

3、溫作用下（常溫?850C）單軸壓縮試驗(yàn)。得到的應(yīng)力一應(yīng)變曲線亦大致經(jīng)歷4個(gè)階段：壓密階段、線彈性階段、弱化階段和破壞階段。由圖1可以看出，實(shí)時(shí)高溫作用卜?花崗巖的應(yīng)力-應(yīng)變曲線形狀幾乎一致，非彈性變形過(guò)程相對(duì)較短，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到峰值時(shí)，巖樣迅速破裂，呈脆性破壞；溫度升高，直線段的斜率降低，表明彈性模量隨著溫度的升高而降低；溫度超過(guò)55CTC以后，峰值明顯減小，軸向應(yīng)變呈現(xiàn)出增大的趨勢(shì)，主要是因?yàn)閹r樣的脆性減弱而延性增強(qiáng)。從熱-力學(xué)的角度，當(dāng)溫度升高時(shí)，巖右品體質(zhì)點(diǎn)的熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，質(zhì)點(diǎn)間的結(jié)合力相對(duì)減弱，質(zhì)點(diǎn)容易位移，故塑性增強(qiáng)而強(qiáng)度降低。20001601208

4、040軸向應(yīng)變00.0000.0030.0060.0090.0120.0150.018圖1實(shí)時(shí)高溫作用下花崗巖軸向應(yīng)力-應(yīng)變曲線單軸抗壓強(qiáng)度的變化規(guī)律，從圖2可以看出，花崗巖各溫度段單軸抗壓強(qiáng)度具冇較大的離散性，這是曲于巖石自身的結(jié)構(gòu)差異所致。實(shí)時(shí)高溫作用下，強(qiáng)度呈逐漸降低的趨勢(shì)，在800°C吋峰值強(qiáng)度由常溫吋的191.90MPa降低至62.17MPa,降幅達(dá)到67.6%。溫度TI°CM三、&昂宜mdgls斗圖2實(shí)時(shí)高溫作用下花崗巖峰值強(qiáng)度與溫度的關(guān)系彈性模量的變化規(guī)律，實(shí)時(shí)高溫作用下花崗巖力學(xué)性質(zhì)衰減得較快，彈性模量曲常溫時(shí)的38.37GPa降低至7.

5、22GPa,降幅達(dá)81.2%。而冷卻后加載，在800°C吋彈性模量沒有明顯下降，仍為25.12GPa,因?yàn)榻禍赜只謴?fù)了花崗巖的脆性，只有當(dāng)巖樣中出現(xiàn)脆塑性轉(zhuǎn)變后巖樣力學(xué)性質(zhì)才突然變化，這說(shuō)明實(shí)時(shí)高溫作用下巖樣的力學(xué)性能劣化呈連續(xù)變化，而加溫后降溫其力學(xué)行為呈突變狀態(tài)，與結(jié)構(gòu)中相變密切相關(guān)。50圖3實(shí)時(shí)高溫作用下花崗巖彈性模量與溫度的關(guān)系剪切滑移應(yīng)變的變化規(guī)律，在應(yīng)力-應(yīng)變曲線峰值點(diǎn)后一般會(huì)出現(xiàn)一定的擾動(dòng)，在應(yīng)力變化不大但有下降趨勢(shì)的情況卜?應(yīng)變有一定增長(zhǎng)，一般認(rèn)為，這是巖石內(nèi)部的薄弱面受到一定荷載作用后產(chǎn)生剪切滑移所致，把這部分應(yīng)變稱為剪切滑移應(yīng)變，可用

6、來(lái)表征材料的犁性特征。得到兩種情況下隨溫度的變化趨勢(shì)如圖4所示。實(shí)時(shí)高溫作用下在800°C之前，剪切滑移應(yīng)變很小，且變化不明顯,800°C以后逐漸增大，表現(xiàn)出顯著的塑性。圖4實(shí)時(shí)高溫作用下剪切滑移應(yīng)變與溫度的關(guān)系600°C之前，巖樣破壞形式表現(xiàn)強(qiáng)烈的脆性破壞特征，超過(guò)800°C,應(yīng)力-應(yīng)變曲線趨于平緩，破壞形式具有炊性剪切破壞的特點(diǎn)。隨溫度的升高，花崗巖由強(qiáng)烈脆性過(guò)渡到半延性，破壞形式也由強(qiáng)烈脆性拉裂轉(zhuǎn)變成拉剪破壞。實(shí)時(shí)高溫情況下，在800°CZ前，剪切滑移應(yīng)變很小，且變化不明顯，800°C以后逐漸增大；表明800°C為花崗巖相變點(diǎn)，發(fā)生脆塑性轉(zhuǎn)變。在實(shí)

7、時(shí)高溫加載作用卜：?jiǎn)屋S抗壓強(qiáng)度和彈性模量隨著溫度升高而發(fā)生連續(xù)的衰減劣化。