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溫度周期變化作用下大理巖宏細(xì)觀力學(xué)變形試驗(yàn)研究

發(fā)布時(shí)間:2020-07-21 09:04
【摘要】:周期溫度應(yīng)力作用使巖石發(fā)生災(zāi)害是個(gè)極為復(fù)雜且具有重大經(jīng)濟(jì)意義的課題,如何才能做到經(jīng)濟(jì)有效地在這類巖石中建設(shè)工程并維持其穩(wěn)定性,一直是困擾著廣大巖石力學(xué)和工程地質(zhì)工作者的一個(gè)難題。當(dāng)巖體受到溫度應(yīng)力作用引起損傷,巖石的抗壓強(qiáng)度發(fā)生顯著的變化,嚴(yán)重影響著工程的穩(wěn)定性。 本文以大理巖為研究對象,通過不同加溫溫度和加溫周期后的大理巖單軸壓縮試驗(yàn),得到了不同周期溫度下大理巖全應(yīng)力—應(yīng)變曲線、應(yīng)用斷裂力學(xué)理論分析巖石試樣內(nèi)部微裂隙的擴(kuò)展模式;運(yùn)用巖石力學(xué)、損傷力學(xué)理論對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析,建立本構(gòu)方程;最后通過對試樣斷口掃描圖像的細(xì)觀研究,分析試樣損傷度;得到了以下一些結(jié)論: (1) 通過對周期溫度應(yīng)力作用后大理巖的單軸壓縮試驗(yàn),得到了大理巖抗壓強(qiáng)度、彈性模量和峰值應(yīng)變等隨加溫溫度和加溫周期變化的關(guān)系。加溫溫度越高,加溫周期越多,大理巖抗壓強(qiáng)度、彈性模量越低;加溫溫度越高,峰值應(yīng)變越大。 (2) 運(yùn)用斷裂力學(xué)理論,分析了在溫度應(yīng)力作用后,巖石試樣內(nèi)部微裂隙的擴(kuò)展規(guī)律。在經(jīng)歷一次加溫降溫過程時(shí),初始微裂隙會發(fā)生擴(kuò)展,同時(shí)由于巖石內(nèi)部晶體和連接物之間的熱膨脹系數(shù)不同,會產(chǎn)生新的微裂隙;在多次加同等溫度時(shí),巖石內(nèi)部已經(jīng)擴(kuò)展完成的微裂隙不再擴(kuò)展,但是在此過程中會產(chǎn)生新產(chǎn)生的微裂隙,會擴(kuò)展,或與原有的微裂隙匯合,加大巖石損傷。 (3) 利用彈性模量比商法,定義巖石損傷,認(rèn)為由于溫度應(yīng)力使巖石試樣內(nèi)部微裂隙大量擴(kuò)展,單軸抗壓的損傷弱化階段不可忽略,尋找單軸壓縮過程中微裂隙正好完全閉合點(diǎn),在前人基礎(chǔ)上建立大理巖在周期溫度應(yīng)力作用后的單軸壓縮損傷本構(gòu)方程。 (4) 對試樣斷口圖像進(jìn)行分析處理,得出斷口圖像中微裂隙面積以及在整個(gè)圖片中所占面積比例,驗(yàn)證加溫溫度和加溫次數(shù)對巖石損傷特性的影響。
【學(xué)位授予單位】:河海大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2006
【分類號】:TU458
【圖文】:

伺服試驗(yàn)機(jī),墊塊,夾持,多功能


l一底板安裝座2一定位塊3一安裝底座4一承力座5一下墊塊6一傳感器固定板7一橫向位移傳感器8一試樣9一橫向位移傳感器圖2.1MRT一150B10一軸向位移傳感器夾持架n一軸向位移傳感器12一_l幾墊塊多功能全自動剛性巖石伺服試驗(yàn)機(jī)2.1.3試驗(yàn)方案(1)對巖樣進(jìn)行加溫實(shí)驗(yàn):結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究目的,每一類按溫度級別分4組(100℃、300℃、450℃、600℃),每一溫度級別下按高溫循環(huán)次數(shù)分3種(l次循環(huán),10次循環(huán),20次循環(huán)),每種3個(gè)巖樣,共36個(gè)巖樣。加100℃時(shí)采用DGG一907OB型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱,加其它溫度時(shí)采用SXZ一4一10箱式電阻爐。加溫方法及過程如圖2.2所示,試樣編號見表2.1:選取每組試樣】動}放入加溫爐設(shè)設(shè)定溫度值值升升溫過程程

曲線,大理巖,抗壓


通過以_七各組不同溫度下大理巖的單軸壓縮曲線不難發(fā)現(xiàn),大理巖的應(yīng)力一應(yīng)變程曲線宏觀上具有下述4個(gè)區(qū)段:()l壓密階段,曲線稍微向上彎曲,此階段是山于裂隙的閉合造成的;(2)彈性階段,軸向和側(cè)向應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系是線形,形狀很接近線;(3)塑性變形階段,巖石應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系偏離直線,呈現(xiàn)非線形變形,曲線向「直到最大值,應(yīng)力一應(yīng)變曲線的斜率隨著應(yīng)力的增加而逐漸降低到零;(4)破壞階段,時(shí)的荷載己達(dá)到峰值強(qiáng)度,巖石破壞,破壞后的巖石仍具有一定的承載能力,口一£的斜率為負(fù)值。另外由于不同溫度的作用,曲線也體現(xiàn)了顯著的不同之處,從每種溫度下選出具性的曲線,做出比較,見圖.28。()l整體的應(yīng)力應(yīng)變曲線形狀幾乎一致,特別是前,都經(jīng)歷了壓密階段、彈性階段和塑性階段,即總的變化趨勢是相同的;但隨著升高壓密段越來越長,曲線越來越緩;(2)當(dāng)溫度升高時(shí)一,直線段的斜率降低,直明了彈性模量,隨著溫度的增大而降低;(3)溫度超過450℃以后,峰值強(qiáng)度明顯減說明溫度對強(qiáng)度的影響很大;(4)峰值應(yīng)變、最終應(yīng)變都隨著溫度的升高呈現(xiàn)出增大,究其原因是大理巖試樣脆性減弱而延性增強(qiáng)。

大理巖,壓縮試驗(yàn),試驗(yàn)研究


加溫10次450℃后的大理巖壓縮試驗(yàn)

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號:2764207

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