花岗岩力学特性的温度效应试验研究

›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (8): 2346-2352.

花岗岩力学特性的温度效应试验研究

张志镇^{1, 2}，高峰^{1, 2}，徐小丽³

1.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏徐州 221008； 2.中国矿业大学力学与建筑工程学院，江苏徐州 221116；3.南通大学建筑工程学院，江苏南通226019

收稿日期:2010-05-04 出版日期:2011-08-10 发布日期:2011-08-16
作者简介:张志镇，男，1987年生，博士，主要研究方向为非线性力学与煤岩动力灾害防治
基金资助:
国家重点基础研究发展计划（973）项目（No. 2010CB226804，2011CB201205）；江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目（No.CX10B_134Z）；国家自然科学基金项目（No. 50909093，50974125）

Experimental study of temperature effect of mechanical properties of granite

ZHANG Zhi-zhen^{1, 2}, GAO Feng^{1, 2}, XU Xiao-li³

1. State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu 221008, China; 2. School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining & Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116, China; 3. School of Architecture and Civil Engineering, Nantong University, Nantong, Jiangsu 226019,China

Received:2010-05-04 Online:2011-08-10 Published:2011-08-16

摘要/Abstract

摘要： 通过实时高温（常温～850 ℃）加载和高温（常温～1 200 ℃）后冷却再加载两种情况下的单轴压缩试验，对不同高温下花岗岩的力学性质进行了研究，分析了两种情况下单轴抗压强度、弹性模量、纵波波速、剪切滑移应变等随温度的变化规律，并研究了热-力耦合效应。研究结果表明：（1）在实时高温加载作用下单轴抗压强度和弹性模量随着温度升高而发生连续劣化；（2）高温作用冷却后再加载，花岗岩在常温～600 ℃区间峰值强度变化不大，800 ℃左右岩样强度突然降低；（3）纵波波速随加热温度的升高而逐渐降低；（4）剪切滑移应变在800 ℃之前相对较小，且变化不大，之后便迅速增大，表现出明显的塑性；（5）提出了热-力耦合因子的概念，并借助其提出了一维非线性热-力耦合本构模型，模型曲线和试验曲线较吻合。

关键词: 岩石力学, 高温, 热-力耦合因子, 力学性质, 本构模型

Abstract: According to experiments on granite under uniaxial compression at high temperatures (normal to 850 ℃) and after high temperatures (normal to 1 200 ℃) cooling and reloading, the mechanical properties of granite have been researched. The variations of uniaxial compressive strength, elastic modulus, longitudinal wave velocity, cut-slip strain with temperature are analyzed; then the effects of thermo-mechanical coupling are studied. Some results are achieved: (1) The peak strength and elastic modulus decrease continuously at high temperature. (2) Reloading after high temperature, the strength changes little from 25 ℃ to 600 ℃, then decreases suddenly at about 800 ℃. (3) The longitudinal wave velocity decreases gradually as temperature rises. (4) The cut-slip strain is small, and varies little below 800 ℃, then increases rapidly and the granite presents distinct plastic behavior over 800 ℃. (5) Based on the proposed concept of thermo-mechanical coupled factor, one-dimensional nonlinear thermo-mechanical coupled damage constitutive equation is established; and model curves are in agreement with experimental curves.

Key words: rock mechanic, high temperature, thermo-mechanical coupled factor, mechanical properties, constitutive model

中图分类号:

TU 45

张志镇高峰徐小丽. 花岗岩力学特性的温度效应试验研究[J]. , 2011, 32(8): 2346-2352.

ZHANG Zhi-zhen GAO Feng XU Xiao-li　. Experimental study of temperature effect of mechanical properties of granite[J]. , 2011, 32(8): 2346-2352.

参考文献

相关文章 15

[1]	金青, 王艺霖, 崔新壮, 王成军 , 张珂, 刘正银, . 拉拔作用下土工合成材料在风化料-废弃轮胎橡胶颗粒轻质土中的变形行为研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 408-418.
[2]	邓子千, 陈嘉帅, 王建伟, 刘小文, . 基于SFG模型的统一屈服面本构模型与试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 527-534.
[3]	李潇旋, 李涛, 彭丽云, . 控制吸力循环荷载下非饱和黏性土的弹塑性双面模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 552-560.
[4]	张善凯, 冷先伦, 盛谦, . 卢氏膨胀岩湿胀软化特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 561-570.
[5]	程昊, 唐辉明, 吴琼, 雷国平. 一种考虑水力滞回效应的非饱和土弹塑性扩展剑桥本构模型显式算法有限元实现[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 676-686.
[6]	张艳博, 孙林, 姚旭龙, 梁鹏, 田宝柱, 刘祥鑫, . 花岗岩破裂过程声发射关键信号时频特征试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 157-165.
[7]	王青志, 房建宏, 晁刚. 高温冻土地区高等级公路片块石路基降温效果分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 305-314.
[8]	何鹏飞, 马巍, 穆彦虎, 黄永庭, 董建华, . 黄土−砂浆块界面剪切特性试验及本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 82-90.
[9]	刘波, 马永君, 盛海龙, 常雅儒, 于俊杰, 贾帅龙, . 白垩系红砂岩冻结融化后的力学性质试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 161-171.
[10]	韩钢, 周辉, 陈建林, 张传庆, 高阳, 宋桂红, 洪望兵, . 白鹤滩水电站层间错动带工程地质特性[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3559-3568.
[11]	张超, 杨期君, 曹文贵. 考虑峰值后区应力跌落速率的脆岩损伤本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3099-3106.
[12]	朱才辉, 崔晨, 兰开江, 东永强. 砖-土结构劣化及入侵建筑物拆除对榆林卫城稳定性影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3153-3166.
[13]	大久保诚介, 汤杨, 许江, 彭守建, 陈灿灿, 严召松, . 3D-DIC系统在岩石力学试验中的应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3263-3273.
[14]	刘斯宏, 沈超敏, 毛航宇, 孙屹. 堆石料状态相关弹塑性本构模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2891-2898.
[15]	张艳博, 梁鹏, 孙林, 田宝柱, 姚旭龙, 刘祥鑫, . 单轴压缩下饱水花岗岩破裂过程声发射频谱特征试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2497-2506.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed