高温热处理砂岩Ⅰ-Ⅲ混合断裂特性试验研究

作     者：李卫 苏海健 蔚立元 刘日成 陈广印 LI Wei;SU Haijian;YU Liyuan;LIU Richeng;CHEN Guangyin

作者机构：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东徐州221116 山东能源集团鲁西矿业有限公司山东菏泽274700 

出 版 物：《采矿与安全工程学报》 (Journal of Mining & Safety Engineering)

年 卷 期：2023年第40卷第6期

页      面：1281-1289页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52209151,52274100) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(No.2021-11188) 

主　　题：岩石力学 Ⅰ-Ⅲ混合断裂 高温 断裂韧度 抗拉强度 

摘      要：煤炭地下气化等工程均涉及显著的高温热效应,导致地下煤岩体的强度、变形和断裂特性变得异常复杂。采用预制裂隙圆盘三点弯曲加载方法,对25~800℃高温热处理砂岩试样的Ⅰ-Ⅲ混合断裂特性进行了试验研究,探讨了温度对有效断裂韧度、断裂能以及微观结构的影响。研究结果表明:砂岩的有效断裂韧度随断裂混合系数Me13的增大而线性增大,相同条件下Ⅰ型断裂韧度最大,而Ⅲ型断裂韧度最小;随着温度的逐渐升高(25~800℃范围内),有效断裂韧度和断裂能均呈现先缓慢增大,400℃以后急剧减小的趋势,这主要与石英的相变有关;400℃热处理后砂岩微观形态以沿晶裂纹为主,而800℃时由于矿物相变和分解,形成了较多的穿晶裂纹;砂岩的Ⅲ型和Ⅰ型断裂韧度总体服从线性规律,即K_(ⅢC)=0.65K_(ⅠC),同时,Ⅲ型和Ⅰ型断裂韧度与抗拉强度均呈现较好的正相关性。