【摘要】：巖石是由一種或多種礦物成分組合成的結(jié)構(gòu)體,含有許多微裂紋和微孔洞,具有各向異性的物理力學(xué)性能,在地?zé)豳Y源開發(fā)、核廢料深埋處置等工程中,巖石的力學(xué)特性常常受到溫度的影響。本文選取陜西華山花崗巖為研究對象,對經(jīng)歷不同溫度處理的花崗巖試樣開展一系列試驗(yàn)研究,探析了其力學(xué)行為、細(xì)觀機(jī)理及聲發(fā)射特性等,主要研究工作及結(jié)論如下:首先,結(jié)合單軸和三軸壓縮試驗(yàn),研究了不同溫度后花崗巖的應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)以及各力學(xué)參數(shù)隨溫度的變化趨勢。同時,通過X射線衍射試驗(yàn),對溫度后的花崗巖礦物成分進(jìn)行分析。結(jié)果表明:花崗巖常溫下為灰白色,隨著溫度升高逐漸變?yōu)榕{(diào),脆性與體積均有所增大;對于同一溫度,花崗巖在三軸壓縮下的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于單軸下抗壓強(qiáng)度,且隨著溫度的升高,圍壓對于提高強(qiáng)度的效果越明顯;X射線衍射曲線顯示,500℃以下巖樣主要成分的衍射信息沒有明顯的變化;超過500℃后,在26.5°~27.0°衍射角范圍內(nèi)石英的衍射峰明顯減小。接著,對經(jīng)歷20、300、500、700和900℃溫度后的花崗巖試樣進(jìn)行超聲波檢測,結(jié)合超聲波波速與波形的變化,探究了巖石的熱損傷特性,并借助于掃描電鏡(SEM)對巖石溫度損傷現(xiàn)象進(jìn)行了細(xì)觀觀測。研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)溫度低于500℃時,花崗巖中縱波波速隨溫度升高而平緩下降,溫度高于500℃,花崗巖組分石英發(fā)生相變,縱波波速迅速下降。特別地,700℃后巖樣損傷嚴(yán)重,波速衰減漸趨平緩;SEM圖像顯示,隨著溫度的升高花崗巖微裂紋數(shù)量增加。最后,基于花崗巖單軸壓縮和聲發(fā)射(AE)試驗(yàn),對比了實(shí)時溫度下和溫度后巖樣聲發(fā)射能量計(jì)數(shù)的變化規(guī)律,并對應(yīng)力-應(yīng)變曲線形狀、峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變、彈性模量和破壞模式進(jìn)行了討論。結(jié)果顯示:溫度越高花崗巖內(nèi)部形成的裂紋越多,內(nèi)部損傷越嚴(yán)重,聲發(fā)射活動愈加頻繁;經(jīng)相同的熱處理,實(shí)時溫度下的塑性階段更明顯,峰值應(yīng)變較大,峰值應(yīng)力和彈性模量偏小,主要是因?yàn)闇囟认碌幕◢弾r熱應(yīng)力效應(yīng)明顯,而溫度后巖樣內(nèi)部裂紋部分發(fā)生愈合,剛度得以增強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU45
【圖文】：

技術(shù)路線圖

探究高溫后巖石力學(xué)性質(zhì)與強(qiáng)度劣化的機(jī)理，力求得出對地下硐室和隧道工程等火災(zāi)后的修復(fù)重建、深部地下空間和資源的開發(fā)利用等具有一定參考價值的結(jié)論。2.1 溫度后花崗巖強(qiáng)度特性及礦物成分試驗(yàn)2.1.1 巖樣特征及制備試驗(yàn)采用的花崗巖取自陜西華山，呈灰白色，屬于中細(xì)粒黑云母花崗巖，該花崗巖的密度為 2600kg/m3，吸水率為 0.57%，平均單軸抗壓強(qiáng)度約為 138MPa其主要礦物成分有微斜長石（40%）、斜長石（25%）、石英（20%）和黑云母（8%）等。根據(jù)國際巖石力學(xué)協(xié)會（ISRM）的標(biāo)準(zhǔn)將本次試驗(yàn)中的巖樣制作成直徑 50 mm，高 100 mm 圓柱體試樣，端面不平整度小于±0.05mm，在試樣整個高度上直徑誤差不超過 0.3mm。試驗(yàn)溫度設(shè)置為 20、100、300、 500、700 和900 ℃共 6 個溫度等級，每組 3 個安排試樣。2.1.2 試驗(yàn)設(shè)備

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2721230