实时高温下加载速率对花岗岩力学特性影响的试验研究

发布时间：2017-07-31 12:28

  本文关键词：实时高温下加载速率对花岗岩力学特性影响的试验研究

  更多相关文章： 花岗岩 温度 加载速率 力学性质 失稳型式

【摘要】：为综合考虑温度、加载速率两个因素对花岗岩力学性质及破坏方式的影响,在实时高温(25~1 000℃)作用下利用MTS810电液伺服材料试验系统对岩样进行不同加载速率作用下的单轴压缩试验。研究结果表明:(1)各个温度点,岩样单轴压缩应力-应变曲线大致经历了压密、弹性、屈服、破坏4个阶段。岩样峰后曲线在加载速率为0.001~0.01 mm/s出现台阶型分段跌落状,在加载速率为0.01~0.1 mm/s呈现光滑、陡峭的连续曲线。(2)岩样峰值强度、弹性模量随温度的升高可分为4个阶段:25~200℃区间为缓慢上升段;200~600℃区间为快速下降段;600~800℃区间为缓慢上升段;800~1 000℃区间为平缓下降段。1 000℃时的峰值强度和弹性模量相对于25℃时分别降低了53.47%和64.34%。峰值应变与温度呈现三次多项式拟合关系。(3)岩样峰值强度、弹性模量与加载速率对数均呈现二次多项式增长关系,加载速率为0.1 mm/s时的峰值强度和弹性模量相对于0.001 mm/s时分别提高了38.82%和37.22%。岩样峰值应变与加载速率没有明显的对应关系。(4)单轴压缩状态下,随着温度的升高,花岗岩变形破坏形式由拉剪破裂向锥形破裂并伴随向碎性流动过渡,失稳型式由突发失稳向渐进破坏过渡。同一温度状态下,加载速率对岩样的破裂形式没有明显影响,但失稳型式发生了变化。
【作者单位】： 南通大学建筑工程学院;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室;南通大学理学院;
【关键词】： 花岗岩 温度 加载速率 力学性质 失稳型式
【基金】：国家自然科学基金资助项目(No.11202108) 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金(No.SKLGDUEK1204) 南通大学前期预研科研项目(No.11ZY006)
【分类号】：TU45
【正文快照】： 1引言由于岩石材料的非均质性、各向异性、不连续性,研究岩石在各种因素作用下的力学性能一直是岩土工程领域的基础研究课题之一。工程施工、荷载、构造挤压等诱发的岩石荷载的变化速率[1?2],反映了研究加载速率对岩石力学性质影响的重要工程意义。而在煤与油页岩的地下气化、

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 东兆星,单仁亮;高应变率下岩石本构特性的研究[J];工程爆破;1999年02期

2 左建平;刘连峰;周宏伟;黄亚明;;不同开采条件下岩石的变形破坏特征及对比分析[J];煤炭学报;2013年08期

3 李永盛;加载速率对红砂岩力学效应的试验研究[J];同济大学学报(自然科学版);1995年03期

4 刘泉声,许锡昌;温度作用下脆性岩石的损伤分析[J];岩石力学与工程学报;2000年04期

5 吴刚;邢爱国;张磊;;砂岩高温后的力学特性[J];岩石力学与工程学报;2007年10期

6 黄润秋;黄达;;高地应力条件下卸荷速率对锦屏大理岩力学特性影响规律试验研究[J];岩石力学与工程学报;2010年01期

7 黄达;黄润秋;张永兴;;粗晶大理岩单轴压缩力学特性的静态加载速率效应及能量机制试验研究[J];岩石力学与工程学报;2012年02期

8 杨仕教,曾晟,王和龙;加载速率对石灰岩力学效应的试验研究[J];岩土工程学报;2005年07期

9 朱珍德;方荣;朱明礼;渠文平;阮怀宁;;高温周期变化与高围压作用下大理岩力学特性试验研究[J];岩土力学;2007年11期

10 徐小丽;高峰;沈晓明;金春花;;高温后花岗岩力学性质及微孔隙结构特征研究[J];岩土力学;2010年06期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 秦四清;薛雷;王媛媛;黄鑫;泮晓华;;对孕震断层多锁固段脆性破裂理论的进一步验证及有关科学问题的讨论[J];地球物理学进展;2010年03期

2 许江,王维忠,杨秀贵,王鸿;细粒砂岩在循环加、卸载条件下变形实验[J];重庆大学学报(自然科学版);2004年12期

3 王鸿;许江;杨秀贵;;循环载荷条件下岩石塑性滞回环的演化规律[J];重庆大学学报(自然科学版);2006年04期

4 赵小平;左建平;裴建良;张茹;;锦屏层状大理岩断裂特征的微细观分析[J];重庆大学学报;2012年01期

5 黄达;谭清;黄润秋;;高应力下脆性岩石卸荷力学特性及数值模拟[J];重庆大学学报;2012年06期

6 东兆星;;高应变率下岩石损伤模型研究综述与展望[J];工程爆破;2006年02期

7 张慧;梁书锋;赵志磊;王博;;冲击荷载下石灰岩损伤研究[J];公路;2010年05期

8 李洪峰;;填筑速率对高等级公路加宽工程路基变形影响的数值分析[J];东北林业大学学报;2012年08期

9 秦四清;泮晓华;;地壳岩石剪切失稳的应力与应变准则[J];地球物理学报;2011年07期

10 杨昊天;徐进;王璐;聂明;任浩楠;;花岗岩力学特性温度效应的试验研究[J];地下空间与工程学报;2013年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 秦四清;泮晓华;;地壳岩石剪切失稳的应力与应变准则[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届（2011年度）学术年会论文集(中)[C];2012年

2 章仕灵;邵顺安;陈海兵;李先章;邓涛;;闽南风化凝灰熔岩强度特性的试验研究[A];运营安全与节能环保的隧道及地下空间建设第2届学术研讨会交流报告[C];2011年

3 梁卫国;徐素国;莫江;吴迪;张传达;;盐岩力学特性应变率效应的实验研究[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集（1）[C];2009年

4 秦四清;薛雷;王媛媛;黄鑫;泮晓华;;对孕震断层多锁固段脆性破裂理论的进一步验证及有关科学问题的讨论[A];中国科学院地质与地球物理研究所第十届（2010年度）学术年会论文集(下)[C];2011年

5 许江;王维忠;;循环载荷条件下岩石类材料变形特性的实验研究[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年

6 王可钧;;岩石力学与工程的几个研究热点[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年

7 方荣;朱珍德;张勇;王思敬;;高温和循环高温作用后大理岩力学性能试验研究与比较[A];第九届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2005年

8 窦林名;何江;曹安业;蔡武;李振雷;张军伟;;动载诱发冲击机理及其控制对策探讨[A];中国煤炭学会成立五十周年高层学术论坛论文集[C];2012年

9 梁昌玉;李晓;王声星;李守定;赫建明;马超锋;;岩石单轴压缩应力-应变特征的率相关性及能量机制试验研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所2012年度（第12届）学术论文汇编——工程地质与水资源研究室[C];2013年

10 李新平;赵航;肖桃李;;锦屏大理岩卸荷本构模型与数值模拟研究[A];第3届全国工程安全与防护学术会议论文集[C];2012年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 刘立鹏;锦屏二级水电站施工排水洞岩爆问题研究[D];中国地质大学（北京）;2011年

2 王春光;温度—压力耦合作用下深井煤样中吸附气体运移实验研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年

3 秦本东;煤层顶板石灰岩和砂岩高温膨胀特性及力学特性的试验研究[D];长安大学;2010年

4 杨海清;裂隙岩体动态损伤局部化机理的理论及应用[D];重庆大学;2010年

5 黄启翔;卸围压条件下含瓦斯煤岩力学特性的研究[D];重庆大学;2011年

6 王建秀;腐蚀损伤岩体中的水化—水力损伤及其在隧道工程中的应用研究[D];西南交通大学;2002年

7 康健;随机介质固热耦合数学模型与岩石热破裂数值实验[D];辽宁工程技术大学;2004年

8 张平;裂隙介质静动应力条件下的破坏模式与局部化渐进破损模型研究[D];西安理工大学;2004年

9 余江滔;火灾后混凝土构件损伤评估的试验及理论研究[D];同济大学;2007年

10 周青春;温度、孔隙水和应力作用下砂岩的力学特性研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈晋;综放采场“O”形圈内瓦斯运移规律研究[D];太原理工大学;2011年

2 李小双;高温后粗砂岩力学性质试验研究[D];河南理工大学;2008年

3 胡京涛;尾砂胶结充填体声发射特性试验研究[D];江西理工大学;2011年

4 徐磊;水泥熟料的力学性能及粉碎机理研究[D];石家庄铁道大学;2011年

5 闵强;沥青混合料稳态行为的研究及应用[D];华中科技大学;2009年

6 邓洪涛;高应力条件下岩体强度参数研究[D];长江科学院;2011年

7 张丹丹;力热耦合作用下含瓦斯煤力学特性与渗流特性的实验研究[D];重庆大学;2011年

8 陈星;岩体加卸荷破坏的力学特性研究及其工程应用[D];三峡大学;2011年

9 葛培;岩盐层中核废料处置库温度、变形与应力场分析[D];河北工业大学;2011年

10 张平;非贯通裂隙岩机低温动力特性研究[D];西安理工大学;2000年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张志镇;高峰;徐小丽;;花岗岩单轴压缩的声发射特征及热力耦合模型[J];地下空间与工程学报;2010年01期

2 朱瑞赓 ,吴绵拔;不同加载速率条件下花岗岩的破坏判据[J];爆炸与冲击;1984年01期

3 于亚伦,金科学;高应变率下的矿岩特性研究[J];爆炸与冲击;1990年03期

4 蒋海昆,张流,周永胜;不同温度条件下花岗岩变形破坏及声发射时序特征[J];地震;2000年03期

5 王绳祖;高温高压岩石力学──历史、现状、展望[J];地球物理学进展;1995年04期

6 孙天泽;高围压条件下岩石力学性质的温度效应[J];地球物理学进展;1996年04期

7 张渊,张贤,赵阳升;砂岩的热破裂过程[J];地球物理学报;2005年03期

8 左建平;谢和平;周宏伟;彭苏萍;;不同温度作用下砂岩热开裂的实验研究[J];地球物理学报;2007年04期

9 秦本东;何军;谌伦建;;石灰岩和砂岩高温力学特性的试验研究[J];地质力学学报;2009年03期

10 孙君秀,谢亦汉,张友南;华北太古宙长英质岩石的地震波速度及其在地壳中的位置[J];地震学报;2000年06期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 何满潮;钱七虎;;深部岩体力学研究进展[A];第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 胡云华;高应力下花岗岩力学特性试验及本构模型研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2008年

2 徐小丽;温度载荷作用下花岗岩力学性质演化及其微观机制研究[D];中国矿业大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 王广地;北山花岗岩温度效应试验研究及粘弹塑性分析[D];西安科技大学;2003年

2 武晋文;花岗岩热破裂实验研究[D];太原理工大学;2008年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周辉;杨艳霜;肖海斌;张传庆;付亚平;;硬脆性大理岩单轴抗拉强度特性的加载速率效应研究——试验特征与机制[J];岩石力学与工程学报;2013年09期

2 朱瑞赓 ,吴绵拔;不同加载速率条件下花岗岩的破坏判据[J];爆炸与冲击;1984年01期

3 尹小涛;葛修润;李春光;王水林;;加载速率对岩石材料力学行为的影响[J];岩石力学与工程学报;2010年S1期

4 许金余;刘石;;加载速率对高温后大理岩动态力学性能的影响研究[J];岩土工程学报;2013年05期

5 唐礼忠;朱俊;刘涛;武建力;;基于颗粒流的矽卡岩静态加载速率效应研究[J];武汉理工大学学报;2013年06期

6 陈大年;《高应力及超高加载速率下的材料性态》[J];爆炸与冲击;1987年02期

7 陈艺;白波;顾冬云;;加载速率对大鼠股骨3点弯曲实验的影响[J];广州医学院学报;2006年03期

8 杨锡阶;王时越;黄志静;孙本强;王东伟;;加载速率对玻璃纤维土工格栅断裂强力的影响[J];实验室研究与探索;2007年11期

9 许昭永,包一峰,舒燕华,李茜,刘正荣;单轴实验时的加载速率与声发射特征[J];地震研究;1985年06期

10 韩长生,经福谦,丁■,张文平,陈森华,陆景德;不同加载速率下铝自由面微粒子喷射现象研究[J];高压物理学报;1989年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 孔庆峦;李文廷;任冠韬;李明宇;;不同加载速率下砂岩力学特性的研究[A];第三届岩石力学学术会议论文集（上）[C];1985年

2 彭芳乐;李福林;李建中;龙冈文夫;;砂土应力-应变关系的加载速率效应分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年

3 尹小涛;葛修润;李春光;王水林;;加载速率对岩石材料力学行为的影响[A];第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年

4 席道瑛;谢端;张毅;何炬;;加载速率对岩石力学性质及声发射率的影响[A];第四届全国岩石动力学学术会议论文选集[C];1994年

5 刘超;冯其京;王裴;;冲击压力、加载速率及加载方式对于沟槽微射流的影响[A];中国工程物理研究院科技年报（2005）[C];2005年

6 杨锡阶;王时越;黄志静;孙本强;王东伟;;加载速率对玻璃纤维土工格栅断裂强力的影响[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集（二）[C];2007年

7 陶永强;矫桂琼;王波;李俊;;同加载速率下2D编织C/SiC复合材料的拉伸试验研究和应力-应变行为模拟[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

8 陈忠安;赵永茂;刘进;;手动加载系统中加载速率的控制[A];第七届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅱ卷）[C];1998年

9 万志军;李学华;刘长友;;加载速率对岩石声发射活动的影响[A];第七届全国岩石动力学学术会议文集[C];2000年

10 周斌;苏景鹤;陈常青;徐峰;卢天健;;压荷载作用下温度引起的皮肤黏弹行为变化[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李海涛;加载速率效应影响下煤的冲击特性评价方法及应用[D];中国矿业大学（北京）;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈强;加载速率对超高韧性水泥基复合材料基本力学性能的影响[D];大连理工大学;2014年

2 周改丽;加载速率影响系缆合成纤维拉伸力学性能的机理研究[D];天津大学;2012年

3 曹闻博;不同加载速率下钢筋混凝土构件力学特性研究[D];大连理工大学;2012年

4 刘晟锋;循环荷载与静载组合加载下岩石的力学特性试验研究[D];西安理工大学;2007年

5 张晓丽;加载速率对钢筋混凝土高剪力墙抗震性能的影响[D];大连理工大学;2012年

6 王丽娜;考虑加载速率影响的钢筋混凝土结构损伤分析[D];大连理工大学;2013年

7 王玉良;加载速率对不同缺口尺寸和加载方式试样断裂行为的影响[D];兰州理工大学;2004年

8 任学冲;加载速率对不同组织合金钢缺口试样断裂行为的影响[D];兰州理工大学;2003年

9 陆丽丰;煤岩细观剪切破坏及其声发射特性的试验研究[D];重庆大学;2011年

10 周欣萍;温度和载荷速率影响结构钢脆性的本质探讨及脆断控制[D];哈尔滨工程大学;2005年

，

本文编号：599173