温度与载荷循环作用下花岗岩力学特性变化规律研究
发布时间：2021-10-14 10:09
高温岩体地热开发、高温核废料的处理、油页岩原位热解开采、煤炭地下气化以及压气储能等领域都涉及高温及交变载荷作用。因此,研究实时温度与循环载荷作用下岩石的力学特性,找到岩石长期受温度及交变载荷作用下的疲劳损伤规律,可为工程的长期稳定性研究提供实验数据和理论参考。本文以花岗岩为研究对象,利用自主研制的多功能岩石高温试验机研究了花岗岩在温度与载荷循环作用下的疲劳特性,得到了花岗岩的疲劳特性随温度和应力循环次数的变化规律。主要研究内容与结论如下:（1）采用自主研制的多功能岩石高温三轴试验机,测定25℃600℃实时温度下花岗岩试件的单轴抗压强度、弹性模量、峰值应变等力学参数随温度的变化规律,得出花岗岩的单轴抗压强度和弹性模量随温度升高总体呈降低趋势,温度对极限应变的影响规律呈W型,即25℃到200℃,极限应变随温度升高而降低,200℃到300℃,随温度升高而增大,300℃到500℃,随温度升高而降低,500℃到600℃,随温度升高而升高。（2）通过进行花岗岩试件在25℃600℃温度范围的循环载荷试验,得出在50次应力循环过程中,第1次加载过程的弹性模量...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线
太原理工大学硕士研究生学位论文in 的速率加热试件，由加温控制系统控制升温后，保温 2h，使试件内外温度相同；/s 的速率对试件进行加载，同时测量记录其轴电，提升试验机压头，分开加热炉，使整个系保护网，取出破裂后的试件，完成一次实验。实时高温状态下进行，其侧向变形目前还无法应变特性。
图 2-2 实时温度下应力循环试验过程Fig. 2-2 Procedure of sample subjected to temperature and cyclic stress.3 温度对花岗岩单轴力学特性影响的实验研究.3.1 不同温度作用下花岗岩应力–应变特征图 2-3 为 25℃～600℃时的应力–应变曲线图，由图 2-3 可看出，应力–应变曲常规单轴应力–应变曲线相同，大体呈三个阶段，即初始段、线性段和应力强化段乎无塑性变形，当应力达到峰值时，试件迅速破裂，呈脆性破坏，尽管在每个温态下三个试件实验结果的离散度比较大（岩石本身不均匀性造成的），但总体上还看出温度对应力–应变曲线的影响，即温度不同，三个阶段表现的形式不同，尤应力强化段，常温下强化段很小，但随着温度的升高应力强化比较明显，其它的如弹性模量、强度、变形特征等取三个试件的平均值进行分析对比，以揭示温度学特性的影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]急剧冷却后花岗岩物理力学及渗透性质试验研究[J]. 靳佩桦,胡耀青,邵继喜,赵国凯,朱小舟,李春. 岩石力学与工程学报. 2018(11)
[2]等荷载循环加卸载下砂岩变形滞回环特性[J]. 李成杰,徐颖,娄培杰,冯明明,郑志涛. 科学技术与工程. 2017(20)
[3]温度循环对岩石物理力学性质影响[J]. 明杏芬,范成伟. 科学技术与工程. 2017(13)
[4]循环荷载作用下斜长花岗岩弹性模量演化规律[J]. 胡广,赵其华,何云松,韩刚. 工程地质学报. 2016(05)
[5]温度和轴压对花岗岩动态力学性能的影响（英文）[J]. 尹土兵,舒荣华,李夕兵,王品,董陇军. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(08)
[6]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)
[7]循环加-卸载岩石本构模型研究[J]. 张平阳,夏才初,周舒威,周瑜,胡永生. 岩土力学. 2015(12)
[8]周期荷载作用下黄砂岩疲劳破坏变形特性试验研究[J]. 卢高明,李元辉,张希巍,刘建坡. 岩土工程学报. 2015(10)
[9]循环单轴应力和循环温度作用下玄武岩力学性质初探[J]. 夏才初,周舒威,胡永生,张平阳,周瑜. 岩土工程学报. 2015(06)
[10]热破裂花岗岩渗透率变化的临界温度[J]. 冯子军,赵阳升,张渊,万志军. 煤炭学报. 2014(10)
本文编号：3435955
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线
太原理工大学硕士研究生学位论文in 的速率加热试件，由加温控制系统控制升温后，保温 2h，使试件内外温度相同；/s 的速率对试件进行加载，同时测量记录其轴电，提升试验机压头，分开加热炉，使整个系保护网，取出破裂后的试件，完成一次实验。实时高温状态下进行，其侧向变形目前还无法应变特性。
图 2-2 实时温度下应力循环试验过程Fig. 2-2 Procedure of sample subjected to temperature and cyclic stress.3 温度对花岗岩单轴力学特性影响的实验研究.3.1 不同温度作用下花岗岩应力–应变特征图 2-3 为 25℃～600℃时的应力–应变曲线图，由图 2-3 可看出，应力–应变曲常规单轴应力–应变曲线相同，大体呈三个阶段，即初始段、线性段和应力强化段乎无塑性变形，当应力达到峰值时，试件迅速破裂，呈脆性破坏，尽管在每个温态下三个试件实验结果的离散度比较大（岩石本身不均匀性造成的），但总体上还看出温度对应力–应变曲线的影响，即温度不同，三个阶段表现的形式不同，尤应力强化段，常温下强化段很小，但随着温度的升高应力强化比较明显，其它的如弹性模量、强度、变形特征等取三个试件的平均值进行分析对比，以揭示温度学特性的影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]急剧冷却后花岗岩物理力学及渗透性质试验研究[J]. 靳佩桦,胡耀青,邵继喜,赵国凯,朱小舟,李春. 岩石力学与工程学报. 2018(11)
[2]等荷载循环加卸载下砂岩变形滞回环特性[J]. 李成杰,徐颖,娄培杰,冯明明,郑志涛. 科学技术与工程. 2017(20)
[3]温度循环对岩石物理力学性质影响[J]. 明杏芬,范成伟. 科学技术与工程. 2017(13)
[4]循环荷载作用下斜长花岗岩弹性模量演化规律[J]. 胡广,赵其华,何云松,韩刚. 工程地质学报. 2016(05)
[5]温度和轴压对花岗岩动态力学性能的影响（英文）[J]. 尹土兵,舒荣华,李夕兵,王品,董陇军. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(08)
[6]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)
[7]循环加-卸载岩石本构模型研究[J]. 张平阳,夏才初,周舒威,周瑜,胡永生. 岩土力学. 2015(12)
[8]周期荷载作用下黄砂岩疲劳破坏变形特性试验研究[J]. 卢高明,李元辉,张希巍,刘建坡. 岩土工程学报. 2015(10)
[9]循环单轴应力和循环温度作用下玄武岩力学性质初探[J]. 夏才初,周舒威,胡永生,张平阳,周瑜. 岩土工程学报. 2015(06)
[10]热破裂花岗岩渗透率变化的临界温度[J]. 冯子军,赵阳升,张渊,万志军. 煤炭学报. 2014(10)
本文编号：3435955
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