温度和应力耦合作用下砂岩破坏的细观试验研究

›› 2008, Vol. 29 ›› Issue (6): 1447-1482.

温度和应力耦合作用下砂岩破坏的细观试验研究

左建平^1,2，周宏伟^1,2，谢和平^2,3，鞠杨^1,2

1. 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京 100083； 2. 中国矿业大学力学与建筑工程学院岩石力学与分形研究所，北京 100083；3. 四川大学，成都 610065

收稿日期:2006-04-25 出版日期:2008-06-10 发布日期:2013-07-15
作者简介:左建平，男，1978年生，博士，讲师, 主要从事岩石力学、损伤、断裂及数值计算等工作。
基金资助:
973项目（No. 2002CB412705）；国家自然科学基金（No. 50221402，No. 50674092，No. 50579042, No. 50620130440, No. 50639100，No. 50490272）；教育部高等学校博士点学科点专项科研基金(No. 20070290020)；中国博士后科学基金 (No. 20070410577)共同资助项目。

Meso-experimental research on sandstone failure behavior under thermal-mechanical coupling effect

ZUO Jian-ping^{1, 2}, ZHOU Hong-wei^{1, 2}, XIE He-ping^{2, 3}, JU Yang^{1, 2}

1. State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining, China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China; 2. Institute of Rock Mechanics and Fractals, School of mechanics & civil engineering，China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China; 3. Sichuan University，Chengdu 610065，China

Received:2006-04-25 Online:2008-06-10 Published:2013-07-15

摘要/Abstract

摘要： 针对矿产资源深部开采以及核废料处置等重大工程实际需求，对温度-应力耦合作用下岩石变形、强度的理论和试验进行研究具有十分重要的意义。通过试验研究了不同温度影响下砂岩的变形破坏特性，发现对于小尺度下的砂岩试件，当温度从室温升到150 ℃，抗拉强度有所升高；而温度由150 ℃升高到300 ℃，抗拉强度又有所下降，这是以往研究中没有观察到的现象，详细分析了其原因。并通过比较宏观断口位置图和名义应力-应变曲线，认为温度对砂岩的局部变形破坏机制有明显的影响。随着温度升高，断裂机制呈现脆性机制向延性机制转变的趋势。

关键词: 温度, 耦合作用, 试验研究, 断裂机制, 强度

Abstract: It becomes more and more important to study and understand the deformation and strength properties of rocks to meet the increasing demands of deep mining and nuclear waste disposal. The paper mainly studied different temperature effects on deformation and failure characteristics of sandstone through meso-experiment. Experimental results indicated that the tensile strength increased with the temperature increment from 25℃ to 150℃, and decreased with the temperature increment from 150℃ to 300℃. The similar phenomenon has not been reported in the previous literatures. Also it differs with the most macroscopic experimental results. The paper analyzed the possible reasons in detail. Also the experimental results of macroscopic fracture map and nominal stress-strain curves indicated that the temperature had a strong influence on the deformation mechanism of sandstone. The fracture mechanism had the tendency which transforms from brittle fracture mechanism in low temperature to ductile fracture mechanism in high temperature.

Key words: temperature, coupling effect, experimental research, fracture mechanism, strength

中图分类号:

TU 452

左建平，周宏伟，谢和平，鞠杨 . 温度和应力耦合作用下砂岩破坏的细观试验研究[J]. , 2008, 29(6): 1447-1482.

ZUO Jian-ping , ZHOU Hong-wei , XIE He-ping , JU Yang . Meso-experimental research on sandstone failure behavior under thermal-mechanical coupling effect[J]. , 2008, 29(6): 1447-1482.

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