【摘要】：對(duì)齊熱哈塔爾水電站高地溫引水隧洞花崗巖進(jìn)行了巴西劈裂試驗(yàn),分析受載過(guò)程中紅外熱像隨加載時(shí)間的演化特征,同時(shí)結(jié)合顆粒離散元程序PFC2D研究微觀裂紋的擴(kuò)展規(guī)律及能量變化特征。結(jié)果表明,花崗巖受載過(guò)程中的紅外熱像特征與應(yīng)力狀態(tài)具有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系,高溫異常帶的產(chǎn)生預(yù)兆著試樣失穩(wěn)狀態(tài)的臨近。其中張拉破壞模式是花崗巖開(kāi)裂的主要誘因,破裂過(guò)程中能量變化與所處的應(yīng)力狀態(tài)聯(lián)系緊密,反映了花崗巖的細(xì)觀力學(xué)破壞機(jī)制。
【圖文】：

目前巖壁所能達(dá)到的最高溫度，將加熱溫度設(shè)定為８０℃，試樣受熱均勻后從高溫箱內(nèi)取出，立即采用表面過(guò)冷水的方式使高溫試樣急速冷卻，待達(dá)到室溫后進(jìn)行巴西圓盤劈裂試驗(yàn)（圖１）。圖１巴西劈裂加載試驗(yàn)Ｆｉｇ．１Ｂｒａｚｉｌｉａｎｓｐｌｉｔｌｏａｄｉｎｇｔｅｓｔ所有試樣均以０．３ＭＰａ／ｓ的加載速率進(jìn)行試驗(yàn)，將紅外熱像儀置于加載試樣前方１ｍ處，與試驗(yàn)加載同步開(kāi)始，自動(dòng)采集紅外熱像圖像，紅外熱像儀鏡頭高度與試樣加載平面保持一致，記錄每組試樣的加載數(shù)據(jù)。所有試驗(yàn)在同一室溫下進(jìn)行，同時(shí)在加載過(guò)程中禁止人員走動(dòng)，避免環(huán)境因素對(duì)花崗巖的紅外熱像產(chǎn)生干擾，減小試驗(yàn)誤差。３加載過(guò)程紅外熱像特征整理花崗巖巴西劈裂試驗(yàn)過(guò)程中所采集的紅外熱像資料，分析圓盤試樣中軸線上的紅外熱像溫度平均值變化規(guī)律，選取特征最明顯的ｂ－２試樣作為分析對(duì)象。圖２給出了花崗巖試樣加載過(guò)程中的應(yīng)力和中軸線紅外熱像平均溫度隨加載時(shí)間的變化曲線，，圖２中的圖像為曲線Ｏ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ點(diǎn)五個(gè)時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的紅外熱像圖，結(jié)合紅外熱像圖和特征變化曲線，共同分析花崗巖試樣加載過(guò)程中的紅外熱像特征。圖２應(yīng)力和紅外熱像溫度隨時(shí)間變化曲線Ｆｉｇ．２Ｓｔｒｅｓｓａｎｄｉｎｆｒａｒｅｄｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｉｎｇｃｕｒｖｅｓｗｉｔｈｔｉｍｅ觀察試驗(yàn)曲線，可以將試樣的變形破壞分為四個(gè)主要階段：①ＯＡ段（密實(shí)階段）。該階段花崗巖處于劈裂試驗(yàn)的加載初期，應(yīng)力曲線呈上凹形，內(nèi)部孔隙和微裂隙逐漸閉合，局部區(qū)域發(fā)生微破裂，同時(shí)顆粒之間互相摩擦導(dǎo)致能量釋放，因此對(duì)應(yīng)的紅外熱像溫度呈緩慢上升趨勢(shì)。由于加載前需

有試樣均以０．３ＭＰａ／ｓ的加載速率進(jìn)行試驗(yàn)，將紅外熱像儀置于加載試樣前方１ｍ處，與試驗(yàn)加載同步開(kāi)始，自動(dòng)采集紅外熱像圖像，紅外熱像儀鏡頭高度與試樣加載平面保持一致，記錄每組試樣的加載數(shù)據(jù)。所有試驗(yàn)在同一室溫下進(jìn)行，同時(shí)在加載過(guò)程中禁止人員走動(dòng)，避免環(huán)境因素對(duì)花崗巖的紅外熱像產(chǎn)生干擾，減小試驗(yàn)誤差。３加載過(guò)程紅外熱像特征整理花崗巖巴西劈裂試驗(yàn)過(guò)程中所采集的紅外熱像資料，分析圓盤試樣中軸線上的紅外熱像溫度平均值變化規(guī)律，選取特征最明顯的ｂ－２試樣作為分析對(duì)象。圖２給出了花崗巖試樣加載過(guò)程中的應(yīng)力和中軸線紅外熱像平均溫度隨加載時(shí)間的變化曲線，圖２中的圖像為曲線Ｏ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ點(diǎn)五個(gè)時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的紅外熱像圖，結(jié)合紅外熱像圖和特征變化曲線，共同分析花崗巖試樣加載過(guò)程中的紅外熱像特征。圖２應(yīng)力和紅外熱像溫度隨時(shí)間變化曲線Ｆｉｇ．２Ｓｔｒｅｓｓａｎｄｉｎｆｒａｒｅｄｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｉｎｇｃｕｒｖｅｓｗｉｔｈｔｉｍｅ觀察試驗(yàn)曲線，可以將試樣的變形破壞分為四個(gè)主要階段：①ＯＡ段（密實(shí)階段）。該階段花崗巖處于劈裂試驗(yàn)的加載初期，應(yīng)力曲線呈上凹形，內(nèi)部孔隙和微裂隙逐漸閉合，局部區(qū)域發(fā)生微破裂，同時(shí)顆粒之間互相摩擦導(dǎo)致能量釋放，因此對(duì)應(yīng)的紅外熱像溫度呈緩慢上升趨勢(shì)。由于加載前需要使劈裂夾具與試樣端部相接觸，故在加載開(kāi)始時(shí)試樣端部即開(kāi)始產(chǎn)生明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，Ｏ時(shí)刻的紅外圖像下端可觀察到明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，試樣整體受力較小，紅外圖像表面紅外熱像能分布均勻。②ＡＢ段（彈性變形階段）。該階段花崗巖的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系呈線彈性關(guān)系，應(yīng)力曲線
【作者單位】： 河北工程大學(xué)水電學(xué)院;天津大學(xué)水利工程仿真與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：河北省研究生創(chuàng)新資助項(xiàng)目 河北工程大學(xué)研究生創(chuàng)新項(xiàng)目
【分類號(hào)】：TV223

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本文編號(hào)：2552704