高温后砂岩与花岗岩力学和渗透性能的对比试验研究

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1、学校代码：10385分类号：研究生学号：1200404017密级：高温后砂岩与花岗岩力学和渗透性能的对比试验研究ContrastiveExperimentalStudyonMechanicsandSeepageCharacteristicsofSandstoneandGraniteAfterHighTemperature作者姓名：张亚洲指导教师：徐玉野，俞缙副教授实际单位导师：郭天祥高级工程师专业学位类别：硕士专业学位专业学位领域：建筑与土木工程领域研究方向：工程结构防灾所在学院：土木工程学院论文提交日期：二○一五年六月八日摘要学位

2、论文独创性声明本人声明兹呈交的学位论文是本人在导师指导下完成的研究成果。论文写作中不包含其他人已经发表或撰写过的研究内容，如参考他人或集体的科研成果，均在论文中以明确的方式说明。本人依法享有和承担由此论文所产生的权利和责任。论文作者签名：签名日期：学位论文版权使用授权声明本人同意授权华侨大学有权保留并向国家机关或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅。本人授权华侨大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名：指导教师签名：签名

3、日期：签名日期：I华侨大学硕士学位论文摘要为了研究高温对岩石的物理力学性质的影响，本文以砂岩和花岗岩为对象，通过对20℃~600℃高温后砂岩和花岗岩试样进行单轴试验和三轴试验（围压5MPa、10Mpa、20MPa），并在三轴试验过程中测量岩样渗透率，得出以下主要结论：（1）经历20℃~200℃高温后，砂岩的峰值强度、峰值应变、弹性模量、粘聚力和内摩擦角均有不同程度的增大，而孔隙率和初始渗透率下降；而花岗岩的各项物理力学参数则表现出与砂岩相反的变化趋势。砂岩和花岗岩各项力学指标急剧下降的温度区间发生在400℃~600℃之间。以高温后岩

4、样波速定义了岩石的热损伤因子，在试验温度内，砂岩和花岗岩损伤近似呈二次项增加。（2）引入应力门槛值裂隙起始应力ci和裂隙破坏应力cd研究岩石的渐进性破坏过程，定义三个应力水平值之比ci/cd、ci/f和cd/f。结果表明：（a）随着围压的增加，砂岩和花岗岩的裂隙起始应力ci和裂隙破坏应力cd也随之增大；（b）ci/cd和ci/f随着温度的升高均呈下降趋势；（c）ci/cd和ci/f随着围压的升高均呈增大趋势。围压的存在延缓了裂隙的产生，而一旦裂隙产生，便能很快地扩展贯通，使岩样进入裂隙破坏阶段。（

5、3）岩样在加载过程的渗透率可分为：下降阶段，稳定阶段，缓慢上升阶段和急剧上升阶段四个阶段。砂岩和花岗岩的渗透率演化规律的不同之处：（a）压密阶段，砂岩的渗透率下降比花岗岩的显著。（b）达到破坏时，花岗岩渗透率上升量级较砂岩的大。（4）单轴加载条件下，随着温度的升高，砂岩的破坏形态由拉伸破坏逐渐向剪切破坏转变。花岗岩呈现拉伸破坏，并且普遍具有多条接近平行的拉伸裂缝及局部压溃。三轴加载条件下，围压并未显示出对破坏面倾角有影响。受到较高温度后（特别是600℃），砂岩和花岗岩的均出现大量碎片及碎屑。通过观察砂岩与花岗岩破坏断口的扫描电镜照片

6、，发现热处理温度低于200℃时，解理断口多为光滑平面；温度高于200℃后，出现的解理断口多呈不光滑形态，说明这些断口处曾发生塑性变形。由此可知，砂岩和花岗岩的断裂随着温度升高有从脆性向延性转变的趋势。关键词：岩石力学高温砂岩花岗岩渗透率扫描电子显微镜IIAbstractAbstractInthisthesis,uniaxialcompressiontestandtriaxialcompressiontest(which2=3=5MPa,10MPa,20MPa)weretakenintoconductedtoinvestigati

7、ontheinfluenceofhightemperatureonthephysicalandmechanicalpropertiesoftherock.Sampleswereheatedtoarangeofpeaktemperaturesupto600℃atambientpressure.Thegaspermeabilitywasmeasuredduringthetriaxialcompressiontest.Ourstudyconfirmsthat:(1)Thepeakstrength,peakstrain,elasticmod

8、ulus,cohesiveforceandinternalfrictionangleofthesandstoneafterheatedon200℃allincreasedinvaryingdegrees,whiletheporosit