溫度后巖石動態(tài)壓縮力學性能實驗和數(shù)值模擬研究.pdf

1、巖石材料應用廣泛，在深部礦床開采、地熱資源開發(fā)、高放射性核廢料深埋處置及地下隧道災后重建等工程中，其不僅受到動態(tài)荷載作用，還受到溫度作用的影響，所以研究溫度作用后巖石的動態(tài)力學響應尤其重要。本文以實驗為主，數(shù)值模擬為輔，對溫度后黑云母花崗巖的動力學行為與能量特性開展研究，主要工作與相關結論如下:
　　首先，采用Φ50mm直錐變截面分離式霍普金森壓桿(SHPB)，對升溫處理后花崗巖的動態(tài)力學特性及其破壞形態(tài)進行研究。結果表明，入射波

2、的幅值隨沖擊速度提高而增大，透射波和反射波幅值與試樣破壞狀態(tài)有關;500℃和700℃試樣的應力-應變曲線形態(tài)差異明顯，說明花崗巖在500℃～700℃之間存在著熱損傷的溫度閾值;沖擊速度相同時，應變率隨溫度先略微減小而后逐漸增大。保持溫度不變，應變率隨沖擊速度提高而線性增加;花崗巖試樣的彈性模量與應變率之間相關性不明顯，而峰值應力和峰值應變均具有顯著的應變率效應;500℃以內(nèi)時，溫度對峰值應力與峰值應變影響較小，而700℃和900℃下，二

3、者的溫度效應均十分明顯。
　　接著，基于溫度作用后花崗巖的動態(tài)沖擊實驗和靜態(tài)單軸壓縮實驗，研究了其在變形破壞過程中的能量演化機制。結果顯示，花崗巖動態(tài)壓縮中耗能特性具有明顯的加載率效應，即沖擊速度越高，應變率越大，試樣的破碎程度越嚴重，且沖擊過程中試樣的耗散能越多;無論在動態(tài)壓縮還是靜態(tài)壓縮實驗中，巖樣的耗能密度與能量利用率隨試樣處理溫度的變化規(guī)律基本相同;靜動態(tài)實驗中能量利用率均較低，一般不超過35％。
　　最后，給出了花