升温路径对花岗岩超声波传播特性影响的试验研究

作     者：朱建波 周尔康 翟天琦 Zhu Jianbo;Zhou Erkang;Zhai Tianqi

作者机构：天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350 深圳大学广东省深地科学与地热能开发利用重点实验室深圳518060 

出 版 物：《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 (Journal of Tianjin University：Science and Technology)

年 卷 期：2023年第56卷第11期

页      面：1135-1144页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51974197) 深圳市基础研究资助项目(JCYJ20220818095605012) 广东省引进创新创业团队项目(2019ZT08G315) 

主　　题：升温路径 热效应 超声波传播 细观机制 

摘      要：地热能开发以及核废料处置等深部高温岩体工程中,岩石破裂行为和损伤特征受升温路径影响显著.超声波传播速度和振幅等参数可以综合反映岩体破裂和损伤状态,具有重要的工程价值.为探究升温路径对岩石超声波传播特性的影响,开展了600℃下不同加热速率和恒温时间热处理后花岗岩的超声波透射和SEM扫描试验.研究结果表明:岩石超声波波速、幅值和频谱振幅等特征参数在不同升温路径下有较大差异.岩石超声波传播特性与加热速率具有明显的阶段依赖性,当加热速率低于9℃/min时,岩石超声波传播特征参数随加热速率增加显著降低;当加热速率高于9℃/min时,其降低幅度减缓.恒温时间对岩石超声波特性的影响存在阈值,当恒温时间小于3 h时,超声波传播特征参数随着恒温时间增加而减小,当恒温时间大于3 h时,其变化不明显.不同升温路径下岩石热裂纹扩展模式的差异是影响热处理岩石超声波传播特性的主要原因.超声波传播特征参数中首波幅值对升温路径变化的敏感性最高,适宜作为评价花岗岩体破裂行为和损伤程度的最优指标参数.研究结果对高温岩体工程损伤程度和稳定性评价具有一定的指导意义.