高温后岩石声发射b值特征研究
作者单位:中国矿业大学
学位级别:硕士
导师姓名:孙强;杨秀元
授予年度:2019年
学科分类:081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学]
摘 要:以涉及到高温岩石的地下工程为研究背景,采用砂岩、灰岩和花岗岩三种典型的岩石进行了岩石力学及声发射试验,研究了加载过程中岩石变形的各个阶段声发射及b值的变化。同时以冷热循环后的花岗岩为例,研究了温度和循环次数对岩石声发射及b值的影响。本文重点分析了三种岩石的b值随温度的变化规律并从微观角度对岩石内部的变化做了细致分析。本文的研究成果为一般的工程建设中遇到高温问题以及地热开发或隧道火灾施救过程中围岩的稳定性问题提供理论和试验支撑。论文得到了以下主要成果:(1)本文对砂岩和灰岩进行了高温处理,温度范围为25℃00℃。对花岗岩进行了冷热循环试验,温度范围为25℃50℃,循环次数范围0~20次;系统分析了不同温度下三种岩石在加载过程中声发射和b值的变化规律;发现砂岩的温度阈值为550℃;灰岩的温度阈值为600℃;花岗岩的温度阈值为450℃。(2)三种岩石在加载过程中b值呈动态变化。岩石内部的微破裂处于稳定扩展时b值增大;微裂纹的破坏状态比较稳定时b值几乎不变;大尺度裂纹比例增加时b值减小;微裂纹状态突然改变时b值在较大范围内变化,代表了一种突发式失稳扩展。(3)砂岩的b值随温度的升高先缓慢增加,550℃之后迅速减小,700℃之后b值快速增加。灰岩b值随温度的升高先逐渐减小,600℃左右出现一个峰值,700℃之后b值快速增加。花岗岩的b值随温度的升高和循环次数的增加先缓慢增大,450℃和冷热循环5次为b值开始快速增大的一个突变点。(4)高温主要影响岩石内部矿物成分的变化并导致岩石产生热损伤,从而影响b值的变化。砂岩和花岗岩在高温下主要是石英的膨胀和收缩;灰岩主要是方解石的膨胀和收缩。