高温后砂岩物理力学性质的试验研究及扰动状态概念分析

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1、上海交通大学硕士学位论文高温后砂岩物理力学性质的试验研究及扰动状态概念分析姓名：张磊申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：吴刚20050201上海交通大学硕士学位论文摘要高温后砂岩物理力学性质的试验研究及扰动状态概念分析摘要处理高温环境下的岩石工程问题是岩石力学发展新的方向在高放射性核废料的深地层处置石油的三次开采煤层瓦斯的安全抽放和综合利用石油及天然气的地下贮存地热资源的开发等工程中都需要考虑岩石在高温下或高温后的物理力学特性本文将采自河南焦作的砂岩岩样分成常温1001502004006008001000和12009组

2、对加温前后的岩样都进行质量体积量测超声纵横波检测采用RMT-150B岩石力学试验系统进行单轴压缩试验同时测得声发射参数将600至1000的3组岩样进行围压为5MPa和10MPa三轴压缩试验对砂岩加温前后的物理性质以及力学性质分别进行了分析比较基于扰动状态概念理论通过定义相对完整状态完全调整状态和扰动函数建立了非线性的本构方程利用建立的本构方程分别对加温后砂岩的应力-应变行为以及几类岩石的破坏后区的特性进行了扰动状态概念分析试验结果表明高温后砂岩的物理性质都有一定程度的改变岩样表观颜色逐渐变淡且1000的个别岩样有裂纹出现12

3、00绝大部分岩样出现宏观裂缝加温后岩样的质量随温度的增加而不断减少体积随温度的增加而不断膨胀随温度的升高各组岩样超声纵横波波速都有一定程度的降低高温后砂岩的力学性质也发生了变化加温后砂I上海交通大学硕士学位论文摘要岩的波速比变化不大随温度的升高岩样的动弹性模量持续地减少静弹性模量与加温后的动弹性模量较接近随温度的增加各岩样峰值强度前变形不断增加加温后由于砂岩的矿物成分发生了改变导致其强度都发生了变化当温度达到1200时岩样的强度下降明显加温后岩样的三轴抗压强度较单轴抗压强度都有所提高且变形也有所增大除1200外随着温度的升高

4、岩样峰值强度前的声发射活动增多表明各岩样塑性段增加1200的岩样由于出现了宏观裂缝起始阶段就产生了较剧烈的声发射活动在提出的岩石材料扰动状态本构模型的基础上对加温后砂岩的应力-应变关系进行了预测并对几种岩石破坏后区的应力-应变关系进行了数值计算预测与计算结果与试验结果较为一致研究分析表明建立的本构模型在一定程度上能描述加温后砂岩的应力-应变特性及岩石破坏后区的力学特性关键词高温后砂岩物理性质力学性质扰动状态概念II上海交通大学硕士学位论文摘要Experimentalresearchanddisturbedstateconce

5、ptanalysisonphysicalandmechanicalpropertiesofposthigh-temperaturesandstoneABSTRACTDealingwithrockengineeringunderhightemperatureisanewdirectionofdevelopmentofrockmechanics.Therearemanypracticalengineering,forexample,deepstratumdispositionofhighradioactivenuclearwas

6、te,thethirdexploitationofpetroleum,safeextractionandfilling-inandcomprehensiveutilizationofthegasofcoalseem,undergroundstorageofpetroleumandnaturalgas,exploitationofterrestrialheatresourceandsoon,toconsiderrockmechanicalpropertiesunderorposthigh-temperature.Inthisp

7、apersandstonefromJiaozuoweredividedninegroups:normaltemperature,1001502004006008001000and1200.Rockmass,rockvolume,ultrasonicP-waveandS-wavevelocitiesweremeasuredbeforeandafterheating.Aseriesofuniaxialcompressivefailuretestaboutpost-heatingsandstonewereperfo

8、rmedbyRMT-150Brockmechanicstestsystem,meantimeAEparametersweremeasured.Thentriaxialcompressivefailuretestaboutsandstone(600~1000)wereperformedw