發(fā)布時(shí)間：2021-02-16 17:55

　　地?zé)豳Y源開采中,地?zé)醿?chǔ)層的溫度隨著地?zé)崮艿拈_采逐漸降低,溫度降低的方式包括緩慢降低和遇水冷卻兩種方式。降溫后巖石的力學(xué)性能會(huì)發(fā)生改變,從而影響高溫巖體工程的開展。因此,巖石在高溫自然冷卻和遇水冷卻后的斷裂破壞特性研究具有重要意義。本文對(duì)經(jīng)歷不同溫度（常溫～900℃）和不同冷卻方式（遇水冷卻、自然冷卻）后的魯灰花崗巖試樣進(jìn)行了巴西劈裂和三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)。研究了溫度和冷卻方式對(duì)花崗巖力學(xué)性能以及斷裂特性的影響,基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立了高溫作用后花崗巖斷裂模型,以此對(duì)高溫作用后花崗巖Ⅰ型斷裂破壞進(jìn)行預(yù)測(cè)。研究成果如下:（1）采用LEICADM4M顯微鏡對(duì)常溫花崗巖進(jìn)行顆粒觀測(cè)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)魯灰花崗巖礦物顆粒的平均粒徑為3mm左右;（2）通過巴西劈裂實(shí)驗(yàn)測(cè)得各溫度段花崗巖的抗拉強(qiáng)度,花崗巖抗拉強(qiáng)度隨著溫度的升高呈下降趨勢(shì),在500～600℃左右?guī)r石抗拉強(qiáng)度下降迅速,在600℃以后花崗巖抗拉強(qiáng)度下降趨勢(shì)變緩。并且各溫度段自然冷卻試樣測(cè)定的抗拉強(qiáng)度大于遇水冷卻試樣的。通過數(shù)字散斑技術(shù),觀測(cè)到劈裂實(shí)驗(yàn)試樣破壞前沿著兩個(gè)加載點(diǎn)連線方向出現(xiàn)貫穿整個(gè)試件的大應(yīng)變區(qū)域。試樣宏觀破壞裂紋誕生在大應(yīng)變區(qū)域中,且與其形狀相似。... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

斷裂過程區(qū)模型和軟化曲線

中北大學(xué)學(xué)位論文10dwwfGcwf0)((2-9)其中，cw為臨界裂縫張開位移，裂縫超過cw后粘聚應(yīng)力變?yōu)榱�。圖2.1斷裂過程區(qū)模型和軟化曲線Fig2.1Thecohesivezonemodelandsofteningcurve圖2.2為用雙線性表示的脆性材料軟化曲線，該曲線可用四個(gè)參數(shù)確定，分別為抗拉強(qiáng)度tf、斷裂能fG、軟化曲線面積形心橫坐標(biāo)w和初始線性部分延伸線的水平截距1w。雙線性軟化曲線拐點(diǎn)橫坐標(biāo)為qw，縱坐標(biāo)為q，粘聚應(yīng)力為零時(shí)臨界裂縫張開位移為cw。圖2.2雙線性軟化曲線Fig2.2Bilinearsofteningcurve

中北大學(xué)學(xué)位論文12圖2.3邊界效應(yīng)理論基本模型Fig2.3Thebasicmodelofboundaryeffecttheory2.3.2有限尺寸邊界效應(yīng)理論模型對(duì)于大尺寸結(jié)構(gòu)或無限大板情況，確定的斷裂韌度和抗拉強(qiáng)度是無尺寸效應(yīng)的真實(shí)材料參數(shù)。然而，對(duì)于有限尺寸試件，其試驗(yàn)結(jié)果直接確定的參數(shù)表現(xiàn)出尺寸效應(yīng)，原因是試件受到了斷裂韌度和抗拉強(qiáng)度兩個(gè)參數(shù)的影響。有限尺寸試件斷裂主要位于準(zhǔn)脆性斷裂區(qū)域，tf和ICK共同決定了材料斷裂破壞形態(tài)，兩者的占比不同決定了試件的斷裂狀態(tài)，導(dǎo)致試件出現(xiàn)尺寸效應(yīng)。當(dāng)aa0時(shí)(如aa100)，斷裂韌度準(zhǔn)則占主導(dǎo)地位，試件斷裂破壞滿足斷裂韌度準(zhǔn)則；當(dāng)00a，即aa0(如aa1.00)，強(qiáng)度準(zhǔn)則占主導(dǎo)地位，試件斷裂破壞滿足強(qiáng)度準(zhǔn)則：tNfσ。因此，對(duì)采用統(tǒng)一公式描述材料斷裂狀態(tài)，即有限尺寸的邊界效應(yīng)模型表達(dá)式為[9]：aafσetn1(2-13)其中：nσ為考慮初始裂縫影響的結(jié)構(gòu)名義應(yīng)力，ea為考慮試件前后邊界影響的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)，a為材料的特征長(zhǎng)度。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]巖石材料真實(shí)斷裂參數(shù)確定及斷裂破壞預(yù)測(cè)方法[J]. 管俊峰,錢國(guó)雙,白衛(wèi)峰,姚賢華,付金偉.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2018(05)
[2]考慮骨料尺寸的混凝土巖石邊界效應(yīng)斷裂模型[J]. 管俊峰,王強(qiáng),HU Xiaozhi,白衛(wèi)峰,姜斌.  工程力學(xué). 2017(12)
[3]用邊界效應(yīng)理論考慮斷裂韌性和拉伸強(qiáng)度對(duì)破壞的影響[J]. 管俊峰,胡曉智,王玉鎖,李慶斌,吳智敏.  水利學(xué)報(bào). 2016(10)
[4]考慮黏聚力弱化的巖石軟化模型研究[J]. 余俊,李真,潘偉波,何月.  鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2016(06)
[5]低溫環(huán)境下含表面裂隙硬巖溫度場(chǎng)及凍脹演化過程分析[J]. 申艷軍,楊更社,榮騰龍,劉慧.  巖土力學(xué). 2016(S1)
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[7]三軸多級(jí)荷載下鹽巖聲波聲發(fā)射特征與損傷演化規(guī)律研究[J]. 李浩然,楊春和,李佰林,尹雪英.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2016(04)
[8]沖擊載荷作用下巖石動(dòng)態(tài)斷裂試驗(yàn)研究[J]. 宋義敏,何愛軍,王澤軍,陳浩哲.  巖土力學(xué). 2015(04)
[9]巖石-混凝土界面拉伸軟化本構(gòu)關(guān)系試驗(yàn)研究[J]. 董偉,張利花,吳智敏.  水利學(xué)報(bào). 2014(06)
[10]三點(diǎn)彎曲下熱處理北山花崗巖的斷裂特性研究[J]. 左建平,周宏偉,范雄,鞠楊.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2013(12)

碩士論文
[1]花崗巖高溫自然冷卻后的斷裂力學(xué)特性研究[D]. 王學(xué)懷.中北大學(xué) 2019
[2]魯灰花崗巖高溫遇水冷卻后斷裂特性研究[D]. 呂琪.中北大學(xué) 2019
[3]巖石材料真實(shí)斷裂參數(shù)確定及斷裂破壞預(yù)測(cè)方法[D]. 錢國(guó)雙.華北水利水電大學(xué) 2018
[4]巖石動(dòng)靜組合加載巴西盤劈裂試驗(yàn)研究[D]. 鄒洋.中南大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3036723