三类岩石热损伤力学特性的试验研究与细观力学分析

摘要：

运用偏光显微技术,比较不同温度处理后砂岩、花岗岩和大理岩微观结构的不同变化特征.分析对比常温～800℃高温处理后三类岩石纵波波速、孔隙率、弹性模量、峰值应力及应变的变化规律,并讨论其与微观结构变化的内在联系.结合岩石热损伤后初始损伤程度增大、微裂纹刚度弱化及张开度增大等特征,采用细观损伤力学模型研究热损伤岩石应力-应变曲线显著的非线性特征.研究结果表明:(1)热处理砂岩细观结构的变化主要表现为胶结物变化及矿物相变,矿物内无明显热裂纹发育;热处理花岗岩内热裂纹发育明显,800℃处理后最大裂纹宽度可达1 00 μm,较400℃时增加约1个数量级;大理岩热裂纹以晶界裂纹为主,600℃处理后最大裂纹宽度达20 μm,约为400℃时的2倍.(2)花岗岩和大理岩的弹性模量随热处理温度的增大持续降低,但砂岩的弹性模量在500℃热处理温度阈值之后才显著下降.(3)三类热损伤岩石的宏观物理力学性质与其形成条件、矿物组分、微裂纹发育密切相关.(4)基于均匀化理论的细观损伤力学模型的计算值与试验值吻合良好,热损伤岩石应力-应变曲线初始压密阶段显著延长的力学行为与微裂纹密度和刚度直接相关.

关键词：岩石力学、热损伤、微观结构、变形及强度、细观力学分析

所属期刊栏目：36

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51579188,51409198 Supported by the National Natural Science Foundation of ChinaGrant Nos.51579188 and 51409198

在线出版日期：2017-03-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：142-151