加热预裂花岗岩岩板挤压破坏前应力异常实验研究

摘要

本文研究预裂加热条件下花岗岩岩板挤压破坏前应力的异常变化。选取花岗岩作为实验材料，经过加工成尺寸大致相等的岩板试件，在试件表面约束情况下，对岩板进行两次高温加热，通过高温处理使其内部微裂隙滋生、孕育和发展。利用加载系统对岩板试件进行轴向加载，并对实验过程中实验力、竖向位移进行采集，得出花岗岩岩板在加载破坏全过程应力-应变曲线，并对岩板破坏前应力异常段进行分析。 在对试件的高温加热处理上，选择两组试件做为对比处理，包括未经加热的试件和以较快速率进行加热的试件，标准高温处理条件为两次重复加热和冷却，第一次从0到700℃，用时300min，冷却至常温，第二次从0到600℃，冷却至常温。加热条件影响岩石内部裂隙发育情况，由于钢板对岩板表面的有效约束，高温条件下避免了岩板大裂隙的发生和试件的破坏，同时有利于微小裂隙的发展。 根据分形理论自相似性，高温加热补充了岩板内部级配，完善了岩石由于人工取样而缺失的裂隙级配缺失。本实验对试件残渣进行了粗略筛选，并根据残渣颗粒大小进行了排列，加热过的试件破坏后残渣颗粒级配较为完整，细小颗粒在数目上占多数，而颗粒体积越大则数量越少。 实验结果表明:高温加热预裂补充岩板裂隙级配，在充分裂解破坏模式下，岩板发生挤压破坏前，随加载时间和应变的不断增加，应力逐渐波动上升至应力曲线塑流平台，到达塑流平台后进行一次较大幅度的降低后再次回到平台值，之后进行上升式或者下降式的剧烈波动，直到到达最后一个应力峰值点后，曲线开始下，该过程应力曲线在最大值附近剧烈波动，并伴随岩石矿物颗粒的错动、摩擦声响，岩板破坏前在塑流段曲线内表现出应力异常。

目录

声明

摘要

1．1前言

1．2国内外研究现状

1．2．1岩石缺陷理论研究

1．2．2岩石温度测试

1．2．3岩石力学理论与测试

1．3论文研究的主要内容

1．3．1研究构思

1．3．2主要研究内容

1．4拟解决的关键问题

第2章岩板挤压破坏前应力异常理论基础

2．1岩石挤压破坏全过程物理-力学性质

2．2分形理论及其在岩板缺陷级配理论上的应用

2．2．1分形理论

2．2．2岩板裂隙的分形构造

2．3采样岩板内部缺陷

2．3．1岩体及岩样缺陷的形成

2．3．2岩板高温预裂对岩石裂隙级配的补充

2．4实验试件成分分析及高温条件矿物变化

2．4．1乔治亚灰花岗岩试件成分分析

2．4．2高温预裂引起岩样矿物结构变化

2．5本章小结

第3章岩板挤压破坏前应力异常实验系统建立

3．1化花冈岗岩石岩石板椒试风仟件制作

3．2岩板高温处理系统

3．2．1高温加热设备及参数

3．2．2岩板高温处理及测试

3．3岩板单轴受压破坏实验系统

3．4岩板挤压破坏实验加载系统

3．5本章小结

第4章岩板挤压破坏前应力异常实验研究

4．1实验准备

4．1．1岩板加热温度及加热时间选择

4．1．2实验前准备

4．2花岗岩岩板挤压破坏全过程

4．2．1实验参数控制方式

4．2．2实验加载过程

4．3实验数据及岩板试件破坏模式

4．3．1实验数据

4．3．2岩板破坏模式

4．4本章小结

第5章实验数据处理和曲线异常分析

5．1实验数据处理过程

5．2花岗岩岩板挤压破坏全过程应力-应变曲线

5．3岩板挤压破坏峰值段应力-时间关系

5．3．2高应力峰值段应力-时间曲线及特征分析

5．4岩板挤压破坏峰值段应力-应变关系

5．4．2高应力峰值段应力-应变曲线及特征分析

5．5岩板挤压破坏塑流段应力-时间关系和应力-应变关系

5．5．1塑流段曲线理论特征

5．5．2曲线特征及异常分析

5．6本章小结

6．1结论

6．2展望

参考文献

致谢

个人简历

附录