巖石高溫力學(xué)性能

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1、花崗巖高溫力學(xué)性能國內(nèi)外學(xué)者對巖石在常溫、高溫高壓下的各種物理力學(xué)性能進行了研究。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)，并對花崗巖在溫度作用下微破裂過程進行了討論；張靜華等對花崗巖彈性模量的溫度效應(yīng)和臨界應(yīng)力強度因子隨溫度的變化進行了研究；宼紹全等系統(tǒng)地研究了經(jīng)過熱處理的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、抗壓強度隨溫度的變化規(guī)律以及破壞準(zhǔn)則；許錫昌等通過試驗，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；朱合華等通過單軸壓縮試驗，對不同高溫后熔結(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)試驗研究研究》一文中以花崗巖（采自山東省兗州礦區(qū)濟二井，主要成分為長石，以含鈣鈉長石為主，冇部分鉀長石,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）為研究對象，在進行實時高

3、溫作用下（常溫?850C）單軸壓縮試驗。得到的應(yīng)力一應(yīng)變曲線亦大致經(jīng)歷4個階段：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，實時高溫作用卜?花崗巖的應(yīng)力-應(yīng)變曲線形狀幾乎一致，非彈性變形過程相對較短，當(dāng)應(yīng)力達到峰值時，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55CTC以后，峰值明顯減小，軸向應(yīng)變呈現(xiàn)出增大的趨勢，主要是因為巖樣的脆性減弱而延性增強。從熱-力學(xué)的角度，當(dāng)溫度升高時，巖右品體質(zhì)點的熱運動增強，質(zhì)點間的結(jié)合力相對減弱，質(zhì)點容易位移，故塑性增強而強度降低。20001601208

4、040軸向應(yīng)變00.0000.0030.0060.0090.0120.0150.018圖1實時高溫作用下花崗巖軸向應(yīng)力-應(yīng)變曲線單軸抗壓強度的變化規(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。實時高溫作用下，強度呈逐漸降低的趨勢，在800°C吋峰值強度由常溫吋的191.90MPa降低至62.17MPa,降幅達到67.6%。溫度TI°CM三、&昂宜mdgls斗圖2實時高溫作用下花崗巖峰值強度與溫度的關(guān)系彈性模量的變化規(guī)律，實時高溫作用下花崗巖力學(xué)性質(zhì)衰減得較快，彈性模量曲常溫時的38.37GPa降低至7.

5、22GPa,降幅達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,因為降溫又恢復(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，這說明實時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實時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)變曲線峰值點后一般會出現(xiàn)一定的擾動，在應(yīng)力變化不大但有下降趨勢的情況卜?應(yīng)變有一定增長，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、來表征材料的犁性特征。得到兩種情況下隨溫度的變化趨勢如圖4所示。實時高溫作用下在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實時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)強烈的脆性破壞特征，超過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。隨溫度的升高，花崗巖由強烈脆性過渡到半延性，破壞形式也由強烈脆性拉裂轉(zhuǎn)變成拉剪破壞。實時高溫情況下，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，發(fā)生脆塑性轉(zhuǎn)變。在實

7、時高溫加載作用卜：單軸抗壓強度和彈性模量隨著溫度升高而發(fā)生連續(xù)的衰減劣化。