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高温下岩体物理力学性能研究

更新时间: 2024-10-23 09:33:13  查看次数: 12    
近年来,研究人员从宏观和微观层面出发,利用 CT 扫描、声发射、电镜扫描等试验方法,对高温作用下岩体的基本物理力学性质随着温度变化的特点进行研究分析,想找出温度对岩体物理力学性质的影响规律和机制。因为岩体内部的组成成分和结构有很大差异,不同岩性的岩体试样在试验观察中呈现的规律差别很大。目前研究人员对天然岩体自身参数进行研究时,选取的对象大多是砂岩、花岗岩、大理岩等在实际工程中比较常见的岩体。
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朱合华、闫治国等人发现高温后熔结凝灰岩、花岗岩的峰值应变会随着温度升高而降低,但对于流纹状凝灰角砾岩却呈现相反的规律。同时,三种岩石的峰值应力及峰值应变与纵波波速的关系,因不同的岩石而表现出不同的规律。王广地等人在对花岗岩的拉压强度及弹性模量与温度的关系研究中发现,花岗岩的强度和弹性模量整体随着温度升高而下降,损伤值却随着温度升高而增大。杜守继、许锡昌等人认为 400℃以内的温度对花岗岩的影响非常小,而超过 400℃的高温会让花岗岩迅速劣化。吴刚在研究中发现不同温度下砂岩的声发射特征有很大差异,其中 600℃后砂岩的声发射特点最显著。苏海健研究发现红砂岩的抗拉强度在室温到 800℃范围内随着温度升高先升高再逐渐降低。李庆森、杨圣奇等人研究发现较低温度对节理砂岩的性质有增强效果,温度较高时则有减弱效果。吴刚、杨礼宁等人都发现温度达到 400℃后砂岩的力学强度会迅速下降。孙强通过微观层面的研究分析解释了花岗岩和砂岩等力学性质随温度产生变化的原因是温度导致了岩体内部水分的挥发、石英的相变、固体矿物膨胀及金属键断裂。夏小和等人研究发现高温后大理岩的单轴抗压强度、弹性模量、变形模量、泊松比都有不同程度的降低。谌伦建等人通过扫描电镜、偏光显微镜和热分析仪等方法发现矿物晶体转化、体积膨胀等热应力、有机物的析出与迁移共同导致了高温作用后岩体力学性质的变化。
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研究人员从宏观和微观不同层面,针对温度对岩体物理力学性能的影响规律与机制,用多种方法进行了研究分析,这些研究很有工程实践价值。然而由于技术水平发展的限制,研究人员掌握的关于高温环境下岩体的物理力学性能的可靠数据、结论、经验等还远远不如常温下的丰富可靠,所以对高温下岩体物理力学性能变化的规律与机理还需要进一步研究。