高温后砂岩动力特性应变率效应的试验研究

›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (12): 3479-3488.

高温后砂岩动力特性应变率效应的试验研究

李明¹，茅献彪^{1, 2}，曹丽丽¹，茅蓉蓉^{1, 3}，陶静²

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 221116；2.中国矿业大学力学与建筑工程学院，江苏徐州 221116； 3.南通航运职业技术学院船舶工程系，江苏南通 226010

收稿日期:2014-05-23 出版日期:2014-12-11 发布日期:2014-12-15
通讯作者: 茅献彪，男，1959年生，硕士，教授，博士生导师，主要从事岩石力学理论教学与工程应用方面的研究工作。E-mail: xbmaocumt@163.com E-mail: liming_cumt@126.com
作者简介:李明，男，1986年生，博士研究生，主要从事岩石动力学特性方面的研究工作。
基金资助:
国家重点基础研究发展计划（973）项目（No. 2013CB227900）；国家自然科学基金项目（No. 5104200，No. 51322401）；教育部博士点基金（No. 20120095110013）。

Experimental study of mechanical properties on strain rate effect of sandstones after high temperature

LI Ming¹, MAO Xian-biao^{1, 2}, CAO Li-li¹, MAO Rong-rong^{1, 3}, TAO Jing²

1. State Key Laboratory for Geomechanics & Deep Underground Engineering, China University of Mining & Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116, China; 2. School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining & Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116，China; 3. Department of Ship Engineering, Nantong Shipping College，Nantong, Jiangsu 226010，China

Received:2014-05-23 Online:2014-12-11 Published:2014-12-15

摘要/Abstract

摘要： 利用MTS652.02高温炉与φ50 mm分离式霍普金森压杆（SHPB）试验系统，对800 ℃加热后的砂岩试样进行单轴冲击压缩试验，分析17.904～62.600 s-1应变率范围内砂岩动力特性的变化规律。结果表明：800 ℃后砂岩动态应力-应变曲线大致经历压密、近似线弹性变形、微裂纹演化、裂纹非稳定扩展、应变软化以及卸载6个阶段；随着应变率提高，砂岩动态弹性模量、峰值应力随应变率的提高基本呈对数形式逐渐增加，峰值应变近似呈对数形式逐渐降低；较低应变率下，砂岩破坏为典型的张拉破坏，随着应变率的升高，剪切破裂面所占比例逐渐升高，砂岩破坏型式具有从张拉破坏向剪切破坏的变化趋势；800 ℃热处理后，砂岩破坏程度随应变率的提高逐渐提高，并且高应变率下破坏程度的应变率敏感性更加显著。

关键词: 岩石力学, 高温, 动力特性, 应变率效应, 分离式霍普金森压杆试验系统

Abstract: Dynamic compression test has been performed on sandstones subjected to 800℃ based on split Hopkinson pressure bar (SHPB) and high-temperature furnace MTS652.02. We study the dynamic properties of sandstone specimens whose strain rate varies within the range between 17.904 s-1 and 62.600 s-1. The test results show that, after heated to 800 ℃, dynamic stress-strain curves of sandstone can be roughly divided into compaction phase, elastic deformation stage, microcracks evolution stage, crack unstable growth stage, strain softening stage and unload stage. With the increasing strain rate, the dynamic elastic modulus and peak stress of sandstone increase with logarithmic trend, while the peak strain decreases with a logarithmic form. The failure mode of sandstone is mainly typical tensile failure in low strain rate, while the proportion of shear fracture surface gradually increases as the increasing of strain rate; failure mode changes from tensile failure to shear failure. Undergoing 800℃ heat treatment，sandstone failure is gradually severe with the elevated strain rate, and the degree of failure is more significant sensitivity at high strain rates.

Key words: rock mechanics, high temperature, dynamic properties, strain rate effect, SHPB test equipment

中图分类号:

O 302

李明，茅献彪，曹丽丽，茅蓉蓉，陶静，. 高温后砂岩动力特性应变率效应的试验研究[J]. , 2014, 35(12): 3479-3488.

LI Ming , MAO Xian-biao , CAO Li-li , MAO Rong-rong , TAO Jing，. Experimental study of mechanical properties on strain rate effect of sandstones after high temperature[J]. , 2014, 35(12): 3479-3488.

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