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水利与建筑工程学报 2024年第4期22卷 120-126,146页

作者：李沐子孟凡震崔广昊修占国岳祝凤蔡其金李致远青岛理工大学理学院山东青岛266000 青岛理工大学土木工程学院山东青岛266000

为模拟地下岩层高温赋存环境,研究岩石在热作用过程中的渐进热破裂特征,研制了岩石热损伤实时监测试验装置。该装置主要包括箱式加热炉、导波杆、变形标定杆、变形监测系统和声发射测试系统,可以在实时高温作用下同步监测岩样因温度变... 详细信息

为模拟地下岩层高温赋存环境,研究岩石在热作用过程中的渐进热破裂特征,研制了岩石热损伤实时监测试验装置。该装置主要包括箱式加热炉、导波杆、变形标定杆、变形监测系统和声发射测试系统,可以在实时高温作用下同步监测岩样因温度变化产生的声发射信号和变形,从而量化岩石的热损伤。实测结果表明:随着目标温度的升高,累计声发射撞击数和声发射能量量级显著增加,即目标温度越高形成的热损伤越多,且目标温度时的热变形越大。随着加热速率的增加,岩石起裂时对应的表面温度增加。采用室内冷却方式时,累计声发射撞击存在突增,冷却阶段变形表现为极速变形恢复段与平稳恢复段。不同加热速率和冷却方式没有造成明显的声发射结果和热变形大小差异,目标温度大小对岩石热破裂特征的影响占主导。通过对岩样进行高温作用的多种加热冷却路径试验,验证了该岩石热损伤监测试验装置的准确性与可靠性。

关键词：岩石热损伤声发射热变形高温花岗岩

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岩石单向加热热固耦合数值模拟研究

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煤炭科学技术 2018年第7期46卷 145-151页

作者：辛林程卫民谢军刘震胡相明山东科技大学矿山灾害预防控制-省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 山东科技大学矿业与安全工程学院山东青岛266590

为了研究煤炭地下气化覆岩在热固耦合条件下温度、应力以及塑性区分布演化规律,采用COMSOL软件在单向加热和轴向约束条件下对岩石进行了热固耦合数值模拟,得到了温度场、应力场、位移场以及体积应变和塑性区分布规律。结果表明:轴向不... 详细信息

为了研究煤炭地下气化覆岩在热固耦合条件下温度、应力以及塑性区分布演化规律,采用COMSOL软件在单向加热和轴向约束条件下对岩石进行了热固耦合数值模拟,得到了温度场、应力场、位移场以及体积应变和塑性区分布规律。结果表明:轴向不同位置温度随时间呈非线性增加,沿岩石高度方向温度梯度较大,且随时间呈降低趋势;主应力主要分布于岩石轴向下端面及附近圆周区,塑性区主要分布于试件下部1/6高度范围,存在扁平状孤岛塑性区;下端面圆周区出现应力拉伸,径向应变最大,模拟结果有助于从热固耦合的角度研究砂岩石的热损伤破裂特性。

关键词：煤炭地下气化单向加热热固耦合岩石热损伤

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加热方式对花岗岩热损伤影响的研究

加热方式对花岗岩热损伤影响的研究

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作者：程绍桐北京工业大学

学位级别：硕士

随着我国交通事业的快速发展。隧道工程建设逐渐增多,隧道开挖过程中常会遇到硬质岩石,使得隧道开挖效率降低,施工周期延长。因此,高效破碎硬岩已成为一项新的技术难题。高温辅助破岩通过高温对岩石造成热损伤进而提高硬岩破碎效率,成... 详细信息

随着我国交通事业的快速发展。隧道工程建设逐渐增多,隧道开挖过程中常会遇到硬质岩石,使得隧道开挖效率降低,施工周期延长。因此,高效破碎硬岩已成为一项新的技术难题。高温辅助破岩通过高温对岩石造成热损伤进而提高硬岩破碎效率,成为一项具有应用前景的辅助破岩手段,其加热方式主要有传统加热和微波加热两种。因此,研究两种加热方式对硬质岩石的热损伤效果对于高温辅助破岩具有重要参考意义。本文开展了传统加热和微波加热两种方式对花岗岩热损伤的试验研究,通过进行单轴压缩等物理力学试验和CT扫描试验,研究两种不同加热方法对花岗岩物理力学性能和细观裂纹分布的影响差异,具体内容如下:(1)对传统加热和微波加热后试块进行单轴压缩等物理力学试验,结果表明:随着温度的升高,传统加热和微波加热后花岗岩试样的密度均有所下降,两者下降的幅度差异不大,两种方式加热后花岗岩纵波波速均有所下降,微波加热后试样的纵波波速比传统加热后试样的纵波波速下降的幅值更大,两种方式加热后花岗岩试样的抗压强度和弹性模量均有所下降,微波加热后试样的抗压强度和弹性模量比传统加热后试样下降的幅值更大。同时,微波加热后的花岗岩试样更容易出现肉眼可见的表面裂纹,受压破坏时更趋向于延性破坏。(2)对传统加热和微波加热后的试块进行CT扫描试验,结果表明:在相同温度下微波加热试块的二维裂纹图中的裂纹数量要多于传统加热试块图中的裂纹数量。在500℃时,传统加热试块图中的裂纹尚不明显,而微波加热试块图中已可以明显看到裂纹,在800℃时,微波加热试块中的裂纹比传统加热试块中的裂纹数量更多,裂纹宽度更宽,且所有矿物均出现裂纹。CT三维图像中微波加热后试块的孔隙度大约为传统加热后试块的三倍,试块中裂纹和孔隙数量明显多于传统加热试块。(3)通过经纬线分析法分析800℃传统加热和微波加热后试块的二维裂纹图中的裂纹分布情况,结果表明:微波加热试块经向和纬向上裂纹的离散度平均值小于传统加热试块经向和纬向裂纹的离散度平均值,且微波试块各向异性率比传统试块各向异性率更接近于基准值1。表明微波加热后的花岗岩试样的经纬向裂纹分布比传统加热后试样的经纬向裂纹分布的均匀性更好,更趋向于各向同性。

关键词：岩石热损伤微波加热传统加热力学性能 CT扫描

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