单轴压缩条件下砂岩的声热效应特征研究

摘要

在单轴压缩条件下对鄂尔多斯盆地煤系地层中的中砂岩、细砂岩、粉砂岩进行声发射(AE)和红外辐射测试,分析加载过程中应力、声发射能量、平均红外温度(AIRT)与时间演化特征,研究不同颗粒砂岩在破裂过程中的声热效应特征.结果 表明:同种砂岩不同区域AIRT在压密弹性阶段走势相同,在塑性及破坏阶段走势并不一致,总体呈波浪下降趋势,且砂岩中部的温度均高于上部和下部;不同砂岩破坏时温度变化与能量积聚、耗散状态相关,表面整体AIRT变化呈现波浪下降趋势;AE刚开始不明显,塑性阶段后期AE由相对平静状态进入突增状态,峰后仍有大量AE现象;红外辐射的前兆要先于AE,中砂岩的红外预警时间平均比AE提前20.533 s,细砂岩提前6.516 s,粉砂岩提前6.4s,AE敏感性要高于红外辐射;砂岩的声热效应与颗粒大小密切相关,颗粒越大,声热效应越明显,依次为中砂岩、细砂岩、粉砂岩.