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经历不同高温后花岗岩芝麻白达到峰值应力时的峰值应变的变化特征
来源:芝麻白河南芝麻白|发布时间:2017/10/31|浏览:3215次

高温前后73#孔花岗岩芝麻白峰值应变随温度的变化情况见图4,图5显示了归一化处理后的所有试样高温前后峰值应变相对值的变化情况。从图中可以看出:花岗岩芝麻白的峰值应变随加热温度的升高而逐渐增大,花岗岩芝麻白经历的高温在400℃以内时,峰值应变随受热温度的升高略有增加,但不明显。而当经历的高温超过400℃以后,峰值应变随受热温度的升高迅速增长;经历800℃高温后,73#孔花岗岩芝麻白平均峰值应变由常温时的0.66%增长到1.5%,增加幅度达1.6倍。从图5高温前后花岗岩芝麻白相对峰值应变的变化情况看出:经历400℃高温后,本次试验的全部花岗岩芝麻白试样平均峰值应变与常温相比增加了约10%;而经历800℃高温后,平均峰值应变增加了约2倍。由于达到峰值应力时的峰值应变相当程度上代表了花岗岩芝麻白峰值应力前的变形,尤其是压密阶段的变形,因此,与强度类似:花岗岩芝麻白大致可以经受住400℃以内的高温而压密阶段的变形不明显,加热温度超过400℃,岩石内部水分的散失和颗粒体积的膨胀,使得试样内部裂隙和孔洞增多,造成在相同的应力下压密阶段产生很大的变形。


3.4经历不同高温后花岗岩芝麻白弹性模量的变化特征 花岗岩芝麻白切线弹性模量E,是应用应力一应变全过程曲线上达到峰值应力前的近似直线段数据,进行线性拟合计算得出的。高温前后73“孔花岗岩芝麻白弹性模量随温度的变化情况见图6,图7显示了归一化处理后的所有试样高温前后弹性模量相对值的变化情况。从图6观察出,花岗岩芝麻白经历的高温在400℃ 以前,弹性模量随受热温度的升高,变化不很明显; 而当经历的高温超过400℃以后,弹性模量随受热温度的升高急剧下降;经历800℃高温后,73#孔花岗岩平均弹性模量由常温时的28.2 GPa下降到16.6 GPa。从图7高温前后花岗岩芝麻白相对弹性模量的变化情况看出,经历800℃高温后,本次试验的全部花岗岩试样平均弹性模量与常温相比降低了约50%0 由于弹性模量代表了花岗岩芝麻白弹性阶段的变形性质,所以,花岗岩芝麻白在经历400℃以内的高温时,弹性阶段的变形性质变化不大,超过400℃高温后,高温对花岗岩芝麻白弹性阶段的变形性质影响较大。


3.5经历不同高温后泊松比的变化情况 利用试验得出的轴向位移一横向位移曲线,取花岗岩应力为50%峰值应力时对应的位移曲线上的横向和轴向位移,求出不同高温后的花岗岩芝麻白泊松比,计算结果见表1,泊松比与温度的变化关系见图8e 从图8和表1中可以看出,总的变化情况是泊松比随经历高温的增加而呈减少趋势,但是,各个温度段得出的泊松比离散性比较大。温度对泊松比的影响问题,已有的研究中得出了不同的结论,有的文献认为与温度无关[[1],还有的文献认为与随温度的升高增加或减小[[2. 3],原因可能是测试泊松比所用的仪器和方法的不同以及试样本身的差异导致泊松比的测定出现不同的变化特征。


上述试验结果说明,利用单轴压缩试验可以较简便地测试和计算得出花岗岩芝麻白经历不同高温后的强度和变形等力学参数,而且有一定的规律性。但是,由于岩石试样的不均匀性、尺寸效应、端部效应、加工精度等影响试验结果的因素较多,造成了结果的偏差和离散。比如,本次试验所用岩石试样取自某地同一批岩石,但试样的孔号和位置不同,而且岩石内部含矿物成分也不同,从而影响试验结果,从表I和各个图可以看出:经历同一高温后力学参数有一定的离散,这有待于在今后研究中进一步增加试样的数量。


另外,从上述试验结果也看出,经历400℃以内的高温后,温度对花岗岩芝麻白的力学性能的影响小,但经历的温度超过400℃后,花岗岩芝麻白力学性能迅速劣化。部分原因可能是含水量和温度对岩石的力学性能有交叉影响造成的。对多数岩石来讲,经历的温度越高和含水量越大,岩石的力学性能越差,随着岩石受热温度的升高,岩石内部水分蒸发,含水量减小,这样一来导致了岩石力学性能既增强又减弱的结果,造成宏观的力学试验结果不明显。当经历的高温超过一定限度后,含水量的作用已微乎其微,这时温度的影响才起了主导作用。 高温对花岗岩芝麻白力学性质的影响从微观分析,主要是由于花岗岩芝麻白含有的各种矿物成分的热膨胀系数差别较大导致热裂化[[4]。花岗岩芝麻白含有多种矿物成分,由于各种矿物颗粒的不同,热膨胀率以及各向异性颗粒的不同结晶方位的热弹性性质不同,引起跨颗粒边界的热膨胀不协调,从而造成颗粒间或颗粒内部的拉或压应力。而且随温度的升高,颗粒间或颗粒内应力进一步增大,致使花岗岩芝麻白内部产生微小裂纹或使原生裂纹扩展、加宽和连通,宏观上就表现为花岗岩芝麻白力学性质的劣化。

 



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