高温后粗砂岩力学性质试验研究

论文摘要

温度是影响岩石力学性质的一个重要因素,温度应力作用会引起岩石损伤,岩石的强度和变形随之发生显著的变化,温度对岩石性质的影响作用比较明显。对于同一种岩石,不同的温度作用后,岩石的力学性质表现出不同特性;当加热温度一定时,对于不同岩性的岩石,在加热后的力学特性也不相同。本文以粗砂岩为研究对象,通过对不同加热温度后的粗砂岩标准岩石试件分别进行单轴压缩试验、巴西劈裂试验和常规三轴压缩试验,对高温后粗砂岩的力学性质进行初步研究,主要结论如下:(1)温度的作用引起的粗砂岩密度的变化很小,在很多情况下几乎可以忽略不计。高温后,粗砂岩弹性波纵波波速出现减小的趋势,随着加热温度的增加,粗砂岩弹性波纵波波速线性单调递减;高温后,粗砂岩弹性波纵波波速减小率出现增大的趋势,随着加热温度的增加,粗砂岩弹性波纵波波速减小率呈二次非线性单调递增。(2)高温后粗砂岩单轴抗拉强度、弹性模量、单轴抗压强度随着加热温度的升高,总体趋势为R℃(抗拉强度介于400℃～500℃,弹性模量、单轴抗压强度介于300℃～400℃)前逐渐增大,R℃后逐渐减小;而变形模量和峰值应变,总体上随着加热温度的升高,分别呈单调减小和单调递增趋势。(3)常规三轴压缩条件下,在300℃前,当加热温度一定时,随着侧向围压的升高,粗砂岩试件内聚力、内摩擦角、弹性模量,逐渐增大,300℃后,当加热温度一定时,随着围压的升高,粗砂岩试件内聚力、内摩擦角、弹性模量,逐渐减小;而粗砂岩试件轴向峰值应变则随着加热温度的升高,单调增大。常规三轴压缩条件下,当围压为一个恒定值时,随着加热温度的升高,粗砂岩试件三轴抗压强度、弹性模量,在300℃前逐渐增大,300℃后逐渐减小;轴向峰值应变,则随着加热温度的升高,单调增大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 详细摘要
• 1 引言
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 高温岩石力学研究现状与存在的主要问题
• 1.2.1 温度作用下岩石本构关系的研究现状
• 1.2.2 温度对岩石力学性质的影响研究现状
• 1.2.3 目前存在的主要问题
• 1.3 本文研究思路和主要内容
• 2 试件的加工和试验设备及试验程序
• 2.1 试验所用岩石的选择
• 2.2 试验所用的设备
• 2.3 试验程序
• 2.4 本章小结
• 3 高温后粗砂岩试件密度和超声波纵波波速研究
• 3.1 粗砂岩试件密度测定的方法
• 3.2 高温后粗砂岩试件密度研究
• 3.3 高温后粗砂岩试件超声波纵波波速研究
• 3.4 本章小结
• 4 高温后粗砂岩B 类试件单轴抗拉强度试验研究
• 4.1 试验的结果及分析
• 4.2 本章小结
• 5 高温后粗砂岩B 类试件单轴压缩试验研究
• 5.1 岩石破坏机理及其单轴压缩的影响因素
• 5.1.1 岩石的破坏机理
• 5.1.2 岩石的单轴压缩强度影响因素
• 5.2 粗砂岩B 类试件单轴压缩试验结果及其分析
• 5.2.1 粗砂岩B 类试件单轴压缩试验方法
• 5.2.2 粗砂岩B 类试件单轴压缩试验结果
• 5.2.2 粗砂岩B 类试件单轴压缩试验结果分析
• 5.3 本章小结
• 6 高温后粗砂岩A 类试件常规三轴压缩试验研究
• 6.1 三向压缩试验方法简介
• 6.2 三向受力状态下粗砂岩A 类试件应力分析
• 6.3 高温后粗砂岩A 类试件常规三轴压缩试验结果及分析
• 6.3.1 高温后粗砂岩A 类试件常规三轴压缩试验结果
• 6.3.2 试验结果分析
• 6.4 本章小结
• 7 结论和展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢