含有预制裂纹花岗岩热力耦合试验研究

论文摘要

高温环境下的岩体破坏问题在核能、地热开发等深部岩体工程中大量存在,而高温岩体的损伤破坏对能源开采安全与开采质量影响巨大,在各类高温岩体工程中备受关注。为了研究高温环境下岩石的力学性能和破坏机制,本文分析了含有三个预制裂隙花岗岩在单轴压缩作用下实时热力耦合行为。变量之一的桥角度是从75°到120°,间隔15°变化,另一变量,试验温度是从常温到700℃,间隔100℃变化。试验结果显示:(1)花岗岩的强度和变形与温度和预制裂纹的桥角度β之间是呈函数关系,花岗岩的弹性模量在400℃时大大降低,峰值强度在600℃时显著降低。此外,花岗岩试件的破坏行为不仅取决于温度,还取决于预制裂纹的桥角度大小。对于桥角度较小的试样,预制裂隙内尖端之间的裂缝贯通仅取决于桥角度,而对于较大的桥角度,预制裂隙内尖端之间的裂纹贯通则取决于桥角度和温度。(2)花岗岩试件在25~200℃时主要表现为拉伸破坏模式,在300℃时发生脆延性转变,在300~400℃时花岗岩试件表现为混合拉伸剪切破坏模式,在T=500~700℃时花岗岩试件表现为剪切破坏模式。(3)通过薄片观察和电子显微镜扫描(SEM)分析了花岗岩的热损伤。薄片观察表明,花岗岩中的热致裂纹主要包括穿晶裂纹和晶内裂纹。扫描电镜结果表明,在温度为400~700℃的花岗岩中,晶内裂纹和穿晶裂纹明显存在。电子探针显微分析仪(EPMA)的实验结果表明,温度对花岗岩的物理性质有较大影响,而T=25~700℃时,矿物的化学成分保持不变,高温下花岗岩的显微结构受到物理变化而非化学变化的破坏。

论文目录

致谢

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 高温岩石破坏研究现状

1.2.2 裂纹扩展及贯通研究现状

1.3 本文的研究思路及主要工作

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 技术路线

第二章 .花岗岩热力耦合试验方法

2.1 试验设备与试验材料

2.1.1 试验设备

2.1.2 花岗岩试件的制备

2.2 热力耦合试验方案

2.3 微观分析试验方案

2.3.1 光学显微镜技术

2.3.2 电子显微镜技术

2.4 电子探针试验方案

2.5 数字图像相关技术试验

第三章 .花岗岩热力耦合力学性质

3.1 预制裂纹花岗岩力学性质受温度的影响

3.2 预制裂纹花岗岩的应力应变曲线

3.3 本章小结

第四章 .花岗岩热力耦合破坏模式

4.1 预制裂纹扩展相关介绍

4.1.1 花岗岩试样的起裂模式

4.1.2 常温下花岗岩的实时贯通过程

4.2 同一温度下桥角度对预制裂纹花岗岩破坏影响

4.3 温度对预制裂纹花岗岩破坏影响

4.4 热力耦合断裂机制

4.5 本章小结

第五章花岗岩微观性质分析

5.1 微观破坏机理

5.2 温度对花岗岩化学性质的影响

5.3 花岗岩在偏光显微镜下二维结构分析

5.4 花岗岩在扫描电镜（SEM）下三维结构分析

5.5 本章小结

第六章结论

6.1 主要结论

6.2 本文的创新点

6.3 后续研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果清单

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李国庆

导师: 周小平,查甫生

关键词: 热力耦合,预制裂纹,破裂机制,温度

来源: 合肥工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 合肥工业大学

基金: 国家自然科学基金(批准号 51839009 和 51679017),中国自然基础研究计划 973(批准号 2014CB046903)

分类号: TU45

DOI: 10.27101/d.cnki.ghfgu.2019.000057

总页数: 89

文件大小: 11026K

下载量: 68

含有预制裂纹花岗岩热力耦合试验研究

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢