600℃內(nèi)高溫狀態(tài)花崗巖遇水冷卻后力學(xué)特性試驗

利用mts815巖石力學(xué)試驗系統(tǒng)完成了不同溫度下的20個花崗巖試樣的三軸壓縮試驗。分析了溫度對花崗巖試樣的強度特性、變形特性以及破壞特征的影響,能夠在實際工程中起到一定的指導(dǎo)作用。試驗結(jié)果表明:在20℃到40℃的范圍,彈性模量隨溫度升高而降低,泊松比隨溫度升高而升高,且變化幅度都較大,但當(dāng)溫度超過40℃以后,隨溫度升高的變化幅度明顯降低;隨著溫度的升高,峰值強度逐漸降低,而且溫度對峰值強度的影響隨著圍壓的增加而減弱;內(nèi)聚力c值隨溫度升高而降低,內(nèi)摩擦角φ值隨溫度升高有升高的趨勢,抗剪強度τf大致呈線性減小的關(guān)系,且隨著正應(yīng)力的升高,溫度對花崗巖抗剪強度的影響有減弱的趨勢;花崗巖的變形破壞特征在一般條件下表現(xiàn)為典型的彈脆性體特征,但是在較高圍壓和較高的溫度耦合作用下表現(xiàn)為彈塑性變形-累進性破裂-脆性破壞的特征。

從遼寧錦州擬建地下儲庫工程現(xiàn)場鉆取典型花崗巖巖芯,進行不同凍結(jié)溫度(-10℃～-50℃)和不同含水狀態(tài)(干燥和飽和)的單軸及三軸壓縮試驗,分析巖石的變形破壞規(guī)律、干燥和飽和狀態(tài)抗壓強度以及三軸剪切強度參數(shù)c,?值隨溫度的變化關(guān)系。試驗結(jié)果表明:(1)無論干燥還是飽和試樣,微風(fēng)化花崗巖單軸及三軸抗壓強度隨著低溫溫度的降低而提高,但呈現(xiàn)非線性增加的趨勢,得到花崗巖抗壓強度隨低溫溫度變化的非線性關(guān)系擬合式,并認(rèn)為微風(fēng)化花崗巖存在一個抗壓強度趨于穩(wěn)定的溫度界限值,此值約為-40℃;(2)微風(fēng)化花崗巖在干燥和飽和條件下,黏聚力c值隨溫度的降低而增大,在干燥條件下尤為明顯。干燥條件下,微風(fēng)化花崗巖內(nèi)摩擦角隨低溫溫度降低變化較小,摩擦角基本保持在57°左右,飽和條件下,微風(fēng)化花崗巖內(nèi)摩擦角隨溫度降低而增加,由-10℃～-50℃增長幅度約為3.43%。該研究成果可為液化天然氣(lng)的低溫地下存儲提供一定的力學(xué)參數(shù)依據(jù)。

. 1/3'. 花崗巖高溫力學(xué)性能 國內(nèi)外學(xué)者對巖石在常溫、高溫高壓下的各種物理力學(xué)性能進行了研究。 alm等考察了花崗巖受到不同溫度熱處理后的力學(xué)性質(zhì)，并對花崗巖在溫度作用 下微破裂過程進行了討論；張靜華等對花崗巖彈性模量的溫度效應(yīng)和臨界應(yīng)力強 度因子隨溫度的變化進行了研究；寇紹全等系統(tǒng)地研究了經(jīng)過熱處理的stripa花 崗巖的力學(xué)特性，得到了工程中需要的基本力學(xué)參數(shù)；林睦曾等研究了巖石的彈 性模量隨溫度升高而變化的情況；oda等研究了在溫度作用下巖石的基本力學(xué)性 質(zhì)；lau研究了較低圍壓下花崗巖的彈性模量、泊松比、抗壓強度隨溫度的變化 規(guī)律以及破壞準(zhǔn)則；許錫昌等通過試驗，初步研究了花崗巖在單軸壓縮狀態(tài)下主 要力學(xué)參數(shù)隨溫度（20～600℃）的變化規(guī)律；朱合華等通過單軸壓縮試驗，對 不同高溫后熔結(jié)凝灰?guī)r、花崗巖及流紋狀凝灰角礫巖的力學(xué)性質(zhì)進行了研究，分

以大崗山花崗巖為例,分別進行靜力三軸和動力三軸試驗,分析花崗巖的抗壓強度、彈性模量、泊松比以及相應(yīng)的極限應(yīng)變等重要參數(shù)與應(yīng)變速率的關(guān)系。試驗結(jié)果表明:不同圍壓下,隨應(yīng)變速率的增加,花崗巖的側(cè)向破壞應(yīng)變隨應(yīng)變速率的增加幾乎保持不變,并且絕大部分統(tǒng)計結(jié)果值在0.002～0.004范圍內(nèi);軸向破壞應(yīng)變的增加幅度不明顯;抗壓強度增加,試驗現(xiàn)象明顯;彈性模量的提高幅度隨圍壓的增加有減小的趨勢;不同圍壓下花崗巖的泊松比與應(yīng)變速率沒有明確的關(guān)系。基于大崗山花崗巖靜力三軸測試全過程應(yīng)力–應(yīng)變曲線和損傷力學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)脆性巖石在不同圍壓下均以側(cè)向損傷為主,通過回歸擬合分析,建立大崗山花崗巖靜力三軸壓縮條件下的損傷演化方程。進一步根據(jù)損傷理論建立巖石動力損傷與靜力損傷之間的關(guān)系,考慮動態(tài)強度與初始彈性模量的率相關(guān)性建立經(jīng)驗型的巖石動力損傷本構(gòu)模型,可以作為研究地震荷載作用下巖體結(jié)構(gòu)中應(yīng)力波傳播和衰減規(guī)律的基礎(chǔ)。

花崗巖可以視為一種很好的構(gòu)造標(biāo)志體,猶如褶皺、斷裂一樣。從花崗巖漿的形成、融體分離、巖漿上升到巖體定位以及變形改造的全過程都蘊含著豐富的構(gòu)造動力學(xué)信息。研究花崗巖漿上升、遷移和定位可以探討構(gòu)造塊體抬升及區(qū)域構(gòu)造動力學(xué)。巖體生長方式與構(gòu)造塊體的運動學(xué)、動力學(xué)有密切的關(guān)系,極性生長揭示了上、下構(gòu)造塊體或巖石圈之間的相對的近水平方向剪切運移。變形花崗巖體是一種區(qū)域尺度的應(yīng)變標(biāo)志體,可以進行巖石有限應(yīng)變測量和流變學(xué)參數(shù)估算,為分析區(qū)域構(gòu)造變形特征提供應(yīng)變參數(shù)。以對不同期次、不同變形程度花崗巖體為間接標(biāo)志體,通過鋯石定年可以限定變形的時間,特別是有可能確定早期變形的時間。巖體定位深度的系統(tǒng)研究有利于了解構(gòu)造塊體的抬升和深部構(gòu)造作用。花崗巖構(gòu)造與花崗巖成因類型特別是其演變研究的結(jié)合是判別構(gòu)造塊體動力學(xué)背景以及其轉(zhuǎn)換的有效途徑。通過這幾方面的系統(tǒng)研究和有機結(jié)合,可以提供豐富的構(gòu)造動力學(xué)信息,是否可能發(fā)展成較系統(tǒng)的花崗巖構(gòu)造動力學(xué)值得探討。

在常規(guī)三軸試驗和卸荷試驗的基礎(chǔ)上,對比了兩種試驗方案下巖石的變形特性、力學(xué)參數(shù)和破裂特征。研究結(jié)果表明:由于試驗巖樣固有脆性特性,峰前變形階段為本實驗主要階段,因此將峰前變形階段作為主要研究對象;卸荷試驗中,泊松比總體呈增大趨勢,相對于加載試驗平均增大了52.5%~118.75%;卸荷試驗中,巖石黏聚力相對加載實驗降低了31%,內(nèi)摩擦角相對加載試驗增加了8%;卸荷試驗中,巖石破壞張性破裂特征明顯,各種級別張裂隙、剪裂隙以及張剪(壓剪)裂隙發(fā)育,且沿各級張、剪裂隙發(fā)育的次級裂隙也較發(fā)育。

高溫后花崗巖與高強混凝土力學(xué)性能的比較試驗研究——本文介紹受高溫后花崗巖和高強混凝土的力學(xué)性能變化的試驗研究情況。比較分析了不同溫度作用后花崗巖和混凝土的應(yīng)力一應(yīng)變曲線、峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變和彈性模量的變化情況。研究表明：隨受熱溫度的升高，花崗...

采用高溫裝置對傳統(tǒng)的大直徑φ100mmshpb試驗設(shè)備進行改造,利用該試驗系統(tǒng)對采自陜西秦嶺山區(qū)的花崗巖進行不同高溫與沖擊荷載共同作用下的動態(tài)壓縮試驗,考察了高溫下花崗巖的峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變、彈性模量的變化規(guī)律。試驗結(jié)果表明:在25℃~600℃時,高溫作用對花崗巖峰值應(yīng)力的影響不大;800℃~1000℃時,花崗巖峰值應(yīng)力受高溫影響明顯,迅速下降;600℃~800℃有可能存在花崗巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)突變的臨界溫度;隨著溫度的升高,峰值應(yīng)變呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢,而彈性模量離散性較大,大體上呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢;從總體規(guī)律上來說,高溫下花崗巖的峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變?nèi)匀槐憩F(xiàn)出顯著的應(yīng)變率硬化效應(yīng)。

2005年8月 第34卷　第8期 施　工　技　術(shù) constructiontechnology 高溫下及高溫冷卻后混凝土力學(xué)性能的試驗研究 王孔藩,許清風(fēng),劉挺林 (上海市建筑科學(xué)研究院,上?！?00032) [摘要]進行了不同骨料、不同強度混凝土高溫下以及不同冷卻方式下力學(xué)性能的試驗研究,并與常溫下混凝土的 力學(xué)性能進行了對比分析。了解高溫下和高溫冷卻后混凝土力學(xué)性能的變化,對評估鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)后的性 能有重要作用。 [關(guān)鍵詞]混凝土;高溫;力學(xué)性能;骨料 [中圖分類號]tu50113;tu52811[文獻標(biāo)識碼]a　　　　[文章編號]100228498(2005)0820001202 experimentalresearchonmechanicsperformanceofconcrete afterhi

花崗巖的物理力學(xué)性質(zhì)與微觀破壞特性

crg樁在花崗巖持力層中的試驗研究——crg樁(預(yù)應(yīng)力高強混凝土管注漿樁)取得了國家發(fā)明專利。介紹了crg樁施工方法及試驗樁施工情況，討論了在花崗巖地層施工中遇到的孔內(nèi)沉渣清理、管樁上浮及灌漿問題。對crg樁的灌漿充填體進行了鉆芯檢測，發(fā)現(xiàn)充填體膠結(jié)質(zhì)量不...

高黎貢山隧道位于特定的高地應(yīng)力和高地?zé)釛l件下,施工中可能發(fā)生巖爆。為了查明高溫下隧道硬質(zhì)巖的物理力學(xué)性質(zhì),以占隧道硬質(zhì)圍巖絕大部分的花崗巖為代表,進行了高溫單軸壓縮試驗,以期為工程巖爆評價提供較為科學(xué)的依據(jù)。研究結(jié)果表明:從試樣應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線的形狀看,主要為ⅱ型破壞,有發(fā)生巖爆的可能。

為了達到最接近實際工程的試驗效果,采用中國礦業(yè)大學(xué)的"20mn伺服控制高溫高壓巖體三軸試驗機",設(shè)計了精確的加壓和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),操作控制比較方便,測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。利用大尺寸(φ200mm×400mm)花崗巖試樣和工程鉆頭(φ30mm的pdc鉆頭),使試驗條件更加接近實際工程情況,開創(chuàng)了該類大試樣試驗的先河。通過正交試驗研究花崗巖在高溫高壓狀態(tài)下的切削破碎規(guī)律,得出以下結(jié)論:(1)高圍壓狀態(tài)(100mpa)下,隨著溫度升高,花崗巖的可切削性逐漸增強,在超過一定的鉆壓時,切削速度隨著溫度的升高而明顯增大,在755n鉆壓下,300℃的切削速度比室溫時增大30%～50%;(2)高圍壓狀態(tài)(100mpa)下,隨著溫度升高,單位破巖能耗明顯降低,在鉆壓為755n時,300℃時的單位破巖能耗比室溫時降低20%～30%;(3)在高溫高壓環(huán)境下,切削速度隨著鉆壓或轉(zhuǎn)速的增大而增大;單位破巖能耗隨著轉(zhuǎn)速的增大而增大,隨著鉆壓的增大而減小,與室溫?zé)o圍壓狀態(tài)下的切削破碎規(guī)律基本一致;(4)由于花崗巖在此溫壓范圍內(nèi)屬于漸進破壞,抗壓強度下降緩慢,如果鉆壓太低則切削速度和單位破巖能耗受溫度影響很小,為了在高溫下取得對花崗巖的良好切削效果,鉆壓需要超過一定的值。

利用中國礦業(yè)大學(xué)的"20mn伺服控制高溫高壓巖體三軸試驗機"、大尺寸(200mm×400mm)花崗巖試樣研究了花崗巖在高溫高壓狀態(tài)下的沖擊鑿巖規(guī)律。研究結(jié)果表明,隨著溫度升高鑿巖速度增大,當(dāng)溫度超過約150℃時,巖石裂隙數(shù)量增多,并且呈現(xiàn)出一定的塑性變形特征,不利于沖擊能量的充分利用,沖擊鑿巖適用于鉆進較低溫度下(不超過150℃左右)的堅硬巖層;在高圍壓狀態(tài),沖擊鑿巖的單位破巖能耗隨著溫度升高而降低;在高溫高壓環(huán)境下,在一定鉆壓和沖擊功率范圍內(nèi),鑿巖速度隨著鉆壓或沖擊功率的增大而增大,單位破巖能耗隨著鉆壓的增大而減小。

通過在mts815.03電液伺服巖石力學(xué)試驗機上對焦作方莊煤礦煤層頂板粗砂巖進行高溫后常規(guī)三軸壓縮試驗,基于試驗結(jié)果研究不同溫度作用后常規(guī)三向壓縮條件下粗砂巖宏觀力學(xué)特性,分析粗砂巖強度、平均模量、黏聚力、內(nèi)摩擦角和極限應(yīng)變與溫度的關(guān)系;同時對粗砂巖強度、平均模量與圍壓關(guān)系進行探討。研究結(jié)果表明,圍壓一定,溫度為25℃～300℃時,隨著溫度的升高,試樣的強度、平均模量、黏聚力、內(nèi)摩擦角均逐漸增大,而變形模量有所降低。高溫產(chǎn)生的熱應(yīng)力起到容納變形和裂隙閉合作用,砂巖試件部分原生裂隙逐漸愈合,裂隙數(shù)量減少,密實程度提高,礦物顆粒間接觸關(guān)系得到改善,摩擦特性得以增強;超過300℃以后,隨著溫度的升高,粗砂巖試樣的強度、平均模量、黏聚力、內(nèi)摩擦角均有所減小,而峰值變形逐漸增大,由高溫引起的粗砂巖礦物顆粒的不同熱膨脹率導(dǎo)致跨顆粒邊界的熱膨脹不協(xié)調(diào),從而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力使試樣內(nèi)部產(chǎn)生微裂隙,試樣承載能力和抗變形能力減弱。而圍壓對粗砂巖的力學(xué)性質(zhì)起到改善和強化作用,當(dāng)溫度一定時,隨著圍壓的升高,粗砂巖試件強度、平均模量、黏聚力、內(nèi)摩擦角均逐漸增大。

骨料-砂漿界面過渡區(qū)的力學(xué)性能對混凝土宏觀受力特性有很重要的影響。在mts試驗機上對40個砂漿-花崗巖交界面試件進行了動態(tài)軸向拉伸力學(xué)性能試驗研究,分析不同應(yīng)變率(10-6～10-2s-1)、不同程度預(yù)靜載(30%、50%、70%靜載強度)以及往復(fù)荷載(1、5hz)對交界面動態(tài)軸向拉伸力學(xué)性能的影響,并對其動態(tài)破壞機制進行了初探。研究結(jié)果表明:①交界面動抗拉強度隨應(yīng)變率增加有明顯增加趨勢;②較小預(yù)靜載(不超過50%)不僅沒有使動抗拉強度降低,反而有可能提高動抗拉強度,較大的預(yù)靜載對損傷弱化效應(yīng)起主導(dǎo)作用,從而使動抗拉強度降低;③往復(fù)荷載作用下會出現(xiàn)明顯的低周疲勞損傷,而且殘余變形隨往復(fù)荷載的頻率增加而減小;④不同應(yīng)變率下的交界面應(yīng)力-應(yīng)變曲線上升段類似,約50%強度后呈現(xiàn)非線性變化,但非線性程度隨應(yīng)變率增加趨向不明顯。另外,嘗試性地進行了交界面試件軸向拉伸應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€的試驗,得到了穩(wěn)定斷裂的全過程曲線。

外墻干掛600×600花崗巖施工技術(shù)

營造馬尾松、臺灣相思、木荷混交林、純林,行間種植農(nóng)作物大豆、木薯、地瓜、花生,可保護地表層,涵養(yǎng)水源,保持水土,能使穴中土壤濕潤,提高造林苗木成活率,促進林木生長、提前郁閉。試驗證明:用馬尾松、臺灣相思、木荷混交造林,其苗木成活率與純林相比,分別提高1%、2%、3%?；旖辉炝值牧帜酒骄貜椒謩e粗17%、9%、7%,樹高分別高2%、5%、5%。混交造林林分郁閉度比純林分別大38%、25%、13%。

采用真三軸應(yīng)力狀態(tài)下單面突然卸載試驗方法,進行萊州花崗巖巖爆試驗,獲得花崗巖巖爆碎屑。對碎屑特征進行測量,包括碎屑質(zhì)量、長度、寬度、厚度,并對粗粒、中粒、細(xì)粒以及微粒等不同粒徑范圍內(nèi)的碎屑數(shù)量、質(zhì)量及粒度分布進行分析。對花崗巖巖爆碎屑分別按照長度、寬度、厚度與累計數(shù)量的關(guān)系,小于某一等效邊長的累計質(zhì)量與總質(zhì)量之比與等效邊長之間的關(guān)系,以及等效邊長與累計數(shù)量的關(guān)系進行分形計算,結(jié)果表明花崗巖巖爆碎屑破碎程度較高,片狀特征明顯。對巖爆后的微粒碎屑(顆粒直徑<0.075mm)利用激光粒度分析儀進行粒度分析。破壞后微粒碎屑所占百分比以巖爆試驗最多,其次為真三軸試驗,單軸壓縮試驗最少。微粒碎屑的粒度分布曲線形狀不同,巖爆的平緩,小尺度的多,三軸和單軸壓縮的大致相同,粒徑大。分布曲線上百分比最大值對應(yīng)的粒徑巖爆的最小,為40和60μm,三軸的為80μm,單軸的為100μm。對微粒碎屑按照粒度-體積分布進行了分形維數(shù)計算,結(jié)果表明巖爆微粒碎屑符合分形物理意義,三軸和單軸微粒碎屑不具有分形特征。巖爆微粒碎屑較多,反映其破壞時消耗的能量要多于三軸和單軸破壞。

為研究熱-力作用下花崗巖的破裂規(guī)律,采用mts815flextestgt巖石力學(xué)試驗系統(tǒng)和pci-ⅱ聲發(fā)射儀開展了黑云母花崗巖在不同圍壓和不同溫度作用下的三軸壓縮試驗。研究結(jié)果表明:在20℃,40℃和60℃的溫度作用下,聲發(fā)射事件的密集程度和聲發(fā)射累計振鈴計數(shù)以及最大ae能率隨著溫度的升高而增加,宏觀破裂角逐漸減小,巖石的脆性破壞特征逐漸增強;在60℃,90℃和130℃的溫度作用下,聲發(fā)射事件的密集程度和聲發(fā)射累計振鈴計數(shù)以及最大ae能率隨著溫度升高而減小,宏觀破裂角逐漸增大,巖石的剪切破壞特征逐漸增強;同時,隨著溫度升高,剪切破壞造成大量低能量釋放率的聲發(fā)射產(chǎn)生,聲發(fā)射密集區(qū)表現(xiàn)為由小部分能量率很大的聲發(fā)射和數(shù)量較多、低能量釋放率的聲發(fā)射組成。

首次運用光學(xué)原理鉆孔變形觀測儀對600℃以內(nèi),6000m埋深靜水應(yīng)力以內(nèi)花崗巖中鉆孔變形規(guī)律及其穩(wěn)定性條件進行了深入細(xì)致的實驗研究。研究發(fā)現(xiàn):①高溫高壓下花崗巖中鉆孔變形根據(jù)溫度和埋深應(yīng)力不同,可分為黏彈性變形、黏彈–塑性變形及破壞3個階段;②恒溫恒壓下花崗巖中鉆孔變形具有明顯的時效特性,隨著時間的延長,鉆孔孔壁位移逐漸增大,孔徑縮小,鉆孔蠕變變形量達到一定量后趨于穩(wěn)定,鉆孔并不發(fā)生破壞;③溫度和加載應(yīng)力對鉆孔變形具有很大影響,保持巖體加載應(yīng)力不變,逐漸升高溫度,鉆孔變形逐漸增大,直徑縮小,溫度保持不變,加載應(yīng)力越大,鉆孔孔壁變形量越大,鉆孔內(nèi)徑就越小。

以實際采集的深部巖體試樣的巖石力學(xué)實驗為基礎(chǔ),探討了花崗巖巖石力學(xué)參數(shù)隨深度變化的基本規(guī)律,提出了花崗巖巖石的彈性模量e,抗壓強度σc,抗拉強度σt均隨巖體賦存深度的增大而增大的觀點,給出了花崗巖巖石的彈性模量e,抗壓強度σc,抗拉強度σt隨巖體賦存深度的增大而增大的數(shù)學(xué)模型。