【摘要】：本文通過對熱處理花崗巖在遇水冷卻條件下為前提,以物理特性試驗(yàn)和力學(xué)特性試驗(yàn)為手段,研究高溫遇水冷卻后的花崗巖在卸圍壓條件下的力學(xué)特性。本文涉及的試驗(yàn)有物理特性試驗(yàn)和力學(xué)特性試驗(yàn),物理特性試驗(yàn)包括密度與孔隙率試驗(yàn)、SEM電鏡掃描試驗(yàn)和X射線衍射試驗(yàn),力學(xué)特性試驗(yàn)包括常規(guī)三軸試驗(yàn)和卸圍壓試驗(yàn)。通過物性試驗(yàn)可以得到花崗巖密度、孔隙率、熱處理后巖樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化和花崗巖內(nèi)部成分。通過三軸常規(guī)試驗(yàn)和卸圍壓試驗(yàn),得到力學(xué)參數(shù)和強(qiáng)度參數(shù),為工程實(shí)例提供較為真實(shí)可靠的理論依據(jù)。通過此次研究可以得到以下結(jié)論:(1)隨著熱處理溫度的升高,花崗巖巖樣的孔隙率不斷增大,這是因?yàn)橛捎跍囟仍蛟斐苫◢弾r內(nèi)部裂縫逐漸增大。通過X衍射實(shí)驗(yàn),分析得到其主要的礦物成分及質(zhì)量百分含量分別為石英(10.03%)、鉀長石(24.51%)、鈉長石(35.45%)、云母(28.77%)、綠泥石(1.16%)和方解石(0.12%)。其天然密度為2.63g/cm~3,孔隙率為0.0192。(2)卸圍壓情況下的破環(huán)主要有兩方面的原因,一是溫度作用(熱應(yīng)力)導(dǎo)致花崗產(chǎn)生裂隙和損傷,另一個是在卸圍壓使花崗巖環(huán)向變形不斷加大導(dǎo)致破壞。在卸圍壓過程和加載過程是相反的一個過程,隨著圍壓的不斷減小,該狀態(tài)下的花崗巖抗壓強(qiáng)度不斷減小。此外花崗巖的環(huán)向應(yīng)變由于該方向壓力越來越小,環(huán)向應(yīng)變越來越大,微裂隙長大和相互貫通。(3)過計(jì)算巖樣不同溫度下卸圍壓應(yīng)變圍壓增量比,說明環(huán)向變形比軸向變形對卸圍壓的過程更為敏感。900℃應(yīng)變圍壓增量比最大,400℃其次,25℃最小。表明900℃水冷后巖樣對卸圍壓量最敏感。(4)隨著圍壓的不斷卸載,花崗巖泊松比越來越大。通過莫爾-庫倫準(zhǔn)則確定花崗巖巖樣的c和得知,900℃高溫水冷后的黏聚力達(dá)到最小,而內(nèi)摩擦角變化較為平緩。
【圖文】：

1.3.2 研究內(nèi)容與主要研究思路基于高放核廢料處理、干熱巖的利用以及地下工程空間火災(zāi)這些研究背景，以高溫水冷后的花崗巖為研究對象，通過對巖樣進(jìn)行卸圍壓試驗(yàn)，分析了卸圍壓條件下花崗巖的力學(xué)參數(shù)和強(qiáng)度參數(shù)隨熱處理溫度的演變規(guī)律。主要研究方法有：進(jìn)行物理特性試驗(yàn)：通過密度與孔隙率試驗(yàn)，測試花崗巖巖樣的天然密度和孔隙率。通過電鏡掃描技術(shù)可以用來觀測經(jīng)花崗巖巖樣微觀形貌的變化特征。利用 X 衍射試驗(yàn)，，分析高溫水冷后花崗巖內(nèi)部礦物成分隨溫度的關(guān)系。進(jìn)行力學(xué)特性試驗(yàn)：通過常規(guī)三軸試驗(yàn)，獲得彈性模量、泊松比、峰值強(qiáng)度和強(qiáng)度參數(shù)隨著熱處理溫度的演變規(guī)律。通過卸圍壓試驗(yàn)，研究在卸圍壓條件下花崗巖的強(qiáng)度參數(shù)和力學(xué)參數(shù)隨熱處理溫度的演變規(guī)律。本文研究思路見圖 1.1

圖 2.1 ZS-200 手自一體鉆孔取芯機(jī)與巖石切割機(jī)2.1.2 巖樣的熱處理蔡燕燕等人在試驗(yàn)研究中，采用的采用電爐絲加熱。以每 1min 升溫 10℃的速率升溫到相應(yīng)溫度后保持 4h，以使巖樣均勻受熱，然后在爐膛中自然冷卻至室溫后取出。胡少華等人在試驗(yàn)中，采用馬弗爐加熱，以 5℃/min 的升溫速率將花崗巖加熱到預(yù)定的溫度，為使花崗巖巖樣受熱均勻和充分，并將花崗巖在該溫度下保溫 4h，然后開爐門讓花崗巖巖樣在爐內(nèi)冷卻至室溫。邱一平等人在試驗(yàn)研究中，采用馬弗爐加熱，升溫速率采用 3 分鐘 10 度的速率，到達(dá)預(yù)定溫度后保溫3h。不難發(fā)現(xiàn)以上學(xué)者升溫速率在 3-10℃/min,因此此次試驗(yàn)升溫速率采用 5℃/min，保溫時間為 3 個小時。以上學(xué)者對花崗巖熱處理研究一般采用自然冷卻方式，基于地下空間火災(zāi)這一工程背景，本次試驗(yàn)采用高溫后遇水冷卻這一冷卻方式。由于研究是干熱巖的利用，必須模擬在高溫條件下對花崗巖進(jìn)行快速的冷卻，這樣可以達(dá)到很高的相似度，當(dāng)花崗巖達(dá)到很高的溫度時在容器內(nèi)冷卻很容易讓
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU45

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2622002