高温作用后灰岩物理力学性质变化试验研究
发布时间：2021-01-02 01:16
对于易受高温（如火灾）影响的地下岩体工程,其受过高温以后物理力学性质参数的变化是研究的关键问题。利用微机控制电液伺服岩石三轴试验机（TAW-2000）对不同高温作用后的灰岩试样进行单轴压缩试验,分析了温度对灰岩应力应变曲线、峰值应力、峰值应变、动静弹性模量以及泊松比等物理力学性质的影响。结果表明:500℃是烧失率随温度变化的转折点;高温后灰岩纵波波速随着温度的升高而逐渐降低,350℃～500℃时波速下降速度最快;不同高温作用后所测得的应力应变曲线形状基本一致,呈现出4个不同的变形阶段,符合岩石变形破坏的基本规律;随着加热温度的升高,灰岩的峰值应力逐渐降低,在200℃～500℃之间快速下降;350℃是灰岩峰值应变增长速度发生变化的一个突变点,350℃后灰岩的塑性变形显著加强,开始呈现出一定的蠕变特性;高温后灰岩动弹性模量在一开始就随温度快速下降,其静弹性模量在200℃以后才开始快速下降,两者都在试样加热到500℃后下降速率开始变缓;350℃是灰岩泊松比发生突变的转折点。
【文章来源】：人民长江. 2020年11期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
TAW-2000型微机控制电液伺服岩石三轴试验机
对选定的灰岩试样进行分组编号,分别对每个试样高温前的质量和纵波波速进行测定。加热从室温开始,将每组试样同时放入到马弗炉的炉膛中,以8℃/min的速率加热至指定温度。试验温度等级共分为20℃,200℃,350℃,500℃和 650℃五个等级,如图2所示。根据谌伦建对灰岩的热膨胀力试验研究可知[12],经过约90 min加热后岩石试件内部温度已经达到设定温度,因此本试验将恒温后的岩样在炉膛中恒温2 h,之后冷却至室温。所有试样加热冷却完全以后,对每组试样进行质量和波速的测试。灰岩试样的单轴试验是在微机控制电液伺服岩石三轴试验机上进行。试验时所有试样均采用的是变形控制方式,变形速率为0.05 mm/min。试验时将高温后的试样正确放置在试验机上,试验机以不变的速率沿轴向施加荷载,直至试样破坏,岩石变形传感器对岩石在单轴状态下的轴向及径向变形进行直接测量,这样可以得出灰岩高温后单轴压缩试验的应力应变曲线。
图4为灰岩高温后纵波波速随温度的变化曲线图,图5显示了归一化处理后的所有试样高温前后相对纵波波速随温度的变化规律。从图中可以看出,高温后灰岩纵波波速总的趋势是随着温度的升高而逐渐降低,并且温度不同其变化的快慢也不同。350℃之前,灰岩纵波波速的下降速度较为缓慢,从图4中可以具体看出这一阶段相对初始波速只下降了大约30%。350℃～500℃之间是灰岩纵波波速快速下降速度最快的一个阶段,该阶段相对初始波速下降了大约25%。500℃以后灰岩纵波波速下降的速度又开始放缓,加热到650℃的时候,灰岩的平均波速已比常温时下降了约60%。实验证明,高温对灰岩纵波波速具有十分显著的影响。图4 灰岩高温后纵波波速与温度的关系
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温高压作用下致密砂岩三轴压缩试验[J]. 邓辉,张咪,邓通海,张茜. 石油与天然气地质. 2017(06)
[2]温度和压强对花岗岩中矿物微观物理力学特性的影响[J]. 陈陶,徐金明. 工程地质学报. 2017(06)
[3]高温对弱黏结中砂岩物理力学性质的影响[J]. 马建宏,韦四江,苏承东. 采矿与安全工程学报. 2017(01)
[4]高温作用下和加热冷却后花岗岩力学性能的比较（英文）[J]. 尹土兵,舒荣华,李夕兵,王品,刘希灵. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(07)
[5]高温作用后花岗岩三轴压缩试验研究[J]. 徐小丽,高峰,张志镇. 岩土力学. 2014(11)
[6]石灰岩和砂岩高温力学特性的试验研究[J]. 秦本东,何军,谌伦建. 地质力学学报. 2009(03)
[7]砂岩与石灰岩热膨胀力试验研究[J]. 谌伦建,赵洪宝,刘希亮,黄小广. 中国矿业大学学报. 2008(05)
[8]砂岩高温后的力学特性[J]. 吴刚,邢爱国,张磊. 岩石力学与工程学报. 2007(10)
[9]3种岩石高温后力学性质的试验研究[J]. 朱合华,闫治国,邓涛,姚坚,曾令军,强健. 岩石力学与工程学报. 2006(10)
[10]高温后花岗岩力学性能的试验研究[J]. 杜守继,刘华,职洪涛,陈浩华. 岩石力学与工程学报. 2004(14)
本文编号：2952359
【文章来源】：人民长江. 2020年11期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
TAW-2000型微机控制电液伺服岩石三轴试验机
对选定的灰岩试样进行分组编号,分别对每个试样高温前的质量和纵波波速进行测定。加热从室温开始,将每组试样同时放入到马弗炉的炉膛中,以8℃/min的速率加热至指定温度。试验温度等级共分为20℃,200℃,350℃,500℃和 650℃五个等级,如图2所示。根据谌伦建对灰岩的热膨胀力试验研究可知[12],经过约90 min加热后岩石试件内部温度已经达到设定温度,因此本试验将恒温后的岩样在炉膛中恒温2 h,之后冷却至室温。所有试样加热冷却完全以后,对每组试样进行质量和波速的测试。灰岩试样的单轴试验是在微机控制电液伺服岩石三轴试验机上进行。试验时所有试样均采用的是变形控制方式,变形速率为0.05 mm/min。试验时将高温后的试样正确放置在试验机上,试验机以不变的速率沿轴向施加荷载,直至试样破坏,岩石变形传感器对岩石在单轴状态下的轴向及径向变形进行直接测量,这样可以得出灰岩高温后单轴压缩试验的应力应变曲线。
图4为灰岩高温后纵波波速随温度的变化曲线图,图5显示了归一化处理后的所有试样高温前后相对纵波波速随温度的变化规律。从图中可以看出,高温后灰岩纵波波速总的趋势是随着温度的升高而逐渐降低,并且温度不同其变化的快慢也不同。350℃之前,灰岩纵波波速的下降速度较为缓慢,从图4中可以具体看出这一阶段相对初始波速只下降了大约30%。350℃～500℃之间是灰岩纵波波速快速下降速度最快的一个阶段,该阶段相对初始波速下降了大约25%。500℃以后灰岩纵波波速下降的速度又开始放缓,加热到650℃的时候,灰岩的平均波速已比常温时下降了约60%。实验证明,高温对灰岩纵波波速具有十分显著的影响。图4 灰岩高温后纵波波速与温度的关系
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温高压作用下致密砂岩三轴压缩试验[J]. 邓辉,张咪,邓通海,张茜. 石油与天然气地质. 2017(06)
[2]温度和压强对花岗岩中矿物微观物理力学特性的影响[J]. 陈陶,徐金明. 工程地质学报. 2017(06)
[3]高温对弱黏结中砂岩物理力学性质的影响[J]. 马建宏,韦四江,苏承东. 采矿与安全工程学报. 2017(01)
[4]高温作用下和加热冷却后花岗岩力学性能的比较（英文）[J]. 尹土兵,舒荣华,李夕兵,王品,刘希灵. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(07)
[5]高温作用后花岗岩三轴压缩试验研究[J]. 徐小丽,高峰,张志镇. 岩土力学. 2014(11)
[6]石灰岩和砂岩高温力学特性的试验研究[J]. 秦本东,何军,谌伦建. 地质力学学报. 2009(03)
[7]砂岩与石灰岩热膨胀力试验研究[J]. 谌伦建,赵洪宝,刘希亮,黄小广. 中国矿业大学学报. 2008(05)
[8]砂岩高温后的力学特性[J]. 吴刚,邢爱国,张磊. 岩石力学与工程学报. 2007(10)
[9]3种岩石高温后力学性质的试验研究[J]. 朱合华,闫治国,邓涛,姚坚,曾令军,强健. 岩石力学与工程学报. 2006(10)
[10]高温后花岗岩力学性能的试验研究[J]. 杜守继,刘华,职洪涛,陈浩华. 岩石力学与工程学报. 2004(14)
本文编号：2952359
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