高温下岩石的宏细观特性试验研究

发布时间：2018-05-05 15:30

  本文选题：高温 + 力学性质　； 参考：《上海交通大学》2013年硕士论文

【摘要】：深部地下资源的开采、核废料的地层深埋储存以及岩石的地下工程灾后重建等工程所处的地质环境，均可能经历一定程度的高温，因此，岩石受高温影响其强度、变形等特征的变化规律，将直接关系着工程设计、施工、维护和长期安全性。 本文通过先进的实验设备及测试技术，对高温作用下岩石的力学参量、声发射特性及细观结构形态进行了详细的研究，并应用扰动状态概念理论探讨了高温下岩石的本构关系。其主要研究工作如下： （1）利用MTS815及带高温环境炉的MTS810材料试验机对山东临沂花岗岩在20℃～800℃下的力学性质进行了试验研究，分析了实时高温下及高温作用冷却后花岗岩的抗压强度、变形、弹性模量、应力-应变曲线等的变化规律，以及临沂花岗岩在高温单轴压缩下的破坏形态和原因。 （2）利用MTS810材料试验机及AE21C声发射检测仪对山东临沂花岗岩在20℃～800℃受压下的声发射特性进行试验研究，详细分析了升温过程中花岗岩声发射计数率随时间的变化规律以及高温加载过程中其声发射特征参量与应力-应变曲线之间的关系。 （3）利用德国LEICA DM4500P智能数字式自动偏光显微镜进行了高温下花岗岩和大理岩的实时细观观测试验，从细观层次分析了高温作用下岩石内部结构形态的变化规律，探讨了高温下岩石的峰值应力、声发射特征与其细观形态的关系。 （4）基于扰动状态概念理论，，考虑温度因子的影响，对常温单轴压缩下岩石的扰动状态本构模型进行了改进，建立了高温压缩条件下岩石的扰动状态概念本构模型。 通过上述研究，取得如下研究成果： （1）高温下花岗岩的单轴抗压强度和弹性模量随温度升高而降低，而总体上峰值应变呈上升趋势；高温后随温度的升高花岗岩的力学指标也有明显下降，但总体上优于高温下；800℃前花岗岩岩样的破坏模式主要呈脆性破坏，未出现强烈的塑性破坏。 （2）升温及加载过程中，花岗岩的声发射振铃计数率随着温度升高而增大，声发射活动变得更为频繁；岩样在400℃～800℃高温后与高温下的声发射参量有较大差别，高温后的声发射参量明显低于高温下；各温度段高温下花岗岩的声发射振铃累计数都要高于高温后。 （3）加温过程中随温度升高，岩石内部形成的微裂纹和微空隙越多，其内部的损伤越严重；大理岩和花岗岩受高温作用下其细观结构形态的变化有所不同，主要体现在不同温度下裂纹萌生及扩展速度的不同；岩石的力学特性及声发射特征与岩样内部裂纹网络的形成具有对应的关系，裂纹扩展缓慢则峰值应力曲线和振铃累计数曲线走势平稳，裂纹网络急剧扩展则峰值应力曲线和振铃累计数曲线出现拐点发生突变。 （4）利用已建立的高温岩石扰动状态本构模型，得到不同温度下花岗岩的应力-应变关系理论曲线，将其与试验曲线相比，表明理论曲线能较好地反映不同温度下花岗岩的本构关系，这对利用新方法探索高温岩石的本构关系提供了理论依据和参考。
[Abstract]:The mining of deep underground resources , the deep - buried storage of nuclear waste and the geological environment at the post - disaster reconstruction of the rock are likely to experience a certain degree of high temperature . Therefore , the rock is affected by the high temperature and its strength , deformation and other characteristics , which will directly relate to engineering design , construction , maintenance and long - term safety .

In this paper , the mechanical parameters , acoustic emission characteristics and microstructure of rock under high temperature are studied in detail through advanced experimental equipment and test technology . The constitutive relation of rock under high temperature is discussed by using the concept of disturbance state . The main research work is as follows :

( 1 ) By using MTS815 and MTS810 material testing machine with high temperature environment furnace , the mechanical properties of granite at 20 鈩

本文编号：1848233