岩石力学与工程学报
巖石力學與工程學報
암석역학여공정학보
CHINESE JOURNAL OF ROCK MECHANICS AND ENGINEERING
2013年
12期
2422-2430
,共9页
左建平%周宏伟%范雄%鞠杨
左建平%週宏偉%範雄%鞠楊
좌건평%주굉위%범웅%국양
岩石力学%热力耦合%北山花岗岩%SEM%细观断裂机制%断裂韧性
巖石力學%熱力耦閤%北山花崗巖%SEM%細觀斷裂機製%斷裂韌性
암석역학%열력우합%북산화강암%SEM%세관단렬궤제%단렬인성
rock mechanics%thermal-mechanical coupling%Beishan granite%scanning electron microscope(SEM)%meso-failure mechanism%fracture toughness
针对我国未来高放核废料地质处置等重大工程实际需要,开展热处理后岩石的断裂破坏行为研究具有重要意义.以我国未来可能的核废料储库选址地北山花岗岩为研究对象,通过带加载SEM高温试验系统对经过热处理后的花岗岩进行三点弯曲破坏试验,在25℃～100℃范围内,北山花岗岩以脆性破坏为主.在低应力作用下,裂纹扩展主要受到应力集中及多种矿物力学行为及它们之间的黏结力作用大小的影响,最终裂纹的萌生主要发生在矿物颗粒之间较弱的胶结面上,裂纹初始扩展角主要由这些矿物颗粒之间夹角来决定,因此裂纹初始扩展角通常与水平面有个夹角;随着荷载继续增加后,裂纹会逐渐沿着水平方向扩展,这个主要方向的矿物承受了最大的弯曲拉应力,而岩石的抗拉强度通常很低.室温到100℃的范围内,花岗岩平均断裂韧性几乎不发生变化,稍微的波动可认为是花岗岩的非均值性所造成的.通过数字散斑相关计算方法实现岩石细观尺度变形全场测量.测量结果表明,各个矿物颗粒表面发生较为复杂的变形,多个矿物颗粒界面两边发生完全相反方向的位移,这表明界面两边颗粒受到拉应力作用.尽管在初始阶段,变形主要发生在弯曲拉应力最大界面,但最终破坏可能发生在另外地方,这时的破坏主要受到非均匀的弱面所控制.可见,细观尺度岩石的破坏受到最大应力状态处与岩石的非均质处变形的综合影响.
針對我國未來高放覈廢料地質處置等重大工程實際需要,開展熱處理後巖石的斷裂破壞行為研究具有重要意義.以我國未來可能的覈廢料儲庫選阯地北山花崗巖為研究對象,通過帶加載SEM高溫試驗繫統對經過熱處理後的花崗巖進行三點彎麯破壞試驗,在25℃～100℃範圍內,北山花崗巖以脆性破壞為主.在低應力作用下,裂紋擴展主要受到應力集中及多種礦物力學行為及它們之間的黏結力作用大小的影響,最終裂紋的萌生主要髮生在礦物顆粒之間較弱的膠結麵上,裂紋初始擴展角主要由這些礦物顆粒之間夾角來決定,因此裂紋初始擴展角通常與水平麵有箇夾角;隨著荷載繼續增加後,裂紋會逐漸沿著水平方嚮擴展,這箇主要方嚮的礦物承受瞭最大的彎麯拉應力,而巖石的抗拉彊度通常很低.室溫到100℃的範圍內,花崗巖平均斷裂韌性幾乎不髮生變化,稍微的波動可認為是花崗巖的非均值性所造成的.通過數字散斑相關計算方法實現巖石細觀呎度變形全場測量.測量結果錶明,各箇礦物顆粒錶麵髮生較為複雜的變形,多箇礦物顆粒界麵兩邊髮生完全相反方嚮的位移,這錶明界麵兩邊顆粒受到拉應力作用.儘管在初始階段,變形主要髮生在彎麯拉應力最大界麵,但最終破壞可能髮生在另外地方,這時的破壞主要受到非均勻的弱麵所控製.可見,細觀呎度巖石的破壞受到最大應力狀態處與巖石的非均質處變形的綜閤影響.
침대아국미래고방핵폐료지질처치등중대공정실제수요,개전열처리후암석적단렬파배행위연구구유중요의의.이아국미래가능적핵폐료저고선지지북산화강암위연구대상,통과대가재SEM고온시험계통대경과열처리후적화강암진행삼점만곡파배시험,재25℃～100℃범위내,북산화강암이취성파배위주.재저응력작용하,렬문확전주요수도응력집중급다충광물역학행위급타문지간적점결력작용대소적영향,최종렬문적맹생주요발생재광물과립지간교약적효결면상,렬문초시확전각주요유저사광물과립지간협각래결정,인차렬문초시확전각통상여수평면유개협각;수착하재계속증가후,렬문회축점연착수평방향확전,저개주요방향적광물승수료최대적만곡랍응력,이암석적항랍강도통상흔저.실온도100℃적범위내,화강암평균단렬인성궤호불발생변화,초미적파동가인위시화강암적비균치성소조성적.통과수자산반상관계산방법실현암석세관척도변형전장측량.측량결과표명,각개광물과립표면발생교위복잡적변형,다개광물과립계면량변발생완전상반방향적위이,저표명계면량변과립수도랍응력작용.진관재초시계단,변형주요발생재만곡랍응력최대계면,단최종파배가능발생재령외지방,저시적파배주요수도비균균적약면소공제.가견,세관척도암석적파배수도최대응력상태처여암석적비균질처변형적종합영향.
