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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

热力耦合路径下花岗岩细观破坏特征及裂纹扩展被成功捕捉

2017-06-12

  中国矿业大学(北京)薛东杰老师等人从细观角度出发,忽略裂隙水影响,基于单轴拉伸强度(最容易破坏方式),探讨了温度-应力不同加载路径下细观尺度下花岗岩破坏特征及裂纹扩展,这项研究有助于寻求考虑岩石细观结构的温度、应力这两个导致岩石破坏的因素之间的等效性,还可以对岩石热破裂机制有更深层次的认识,对优化可能耦合路径具有指导意义。相关成果日前发表于《煤炭学报》2016年第9期。


  甘肃北山地区已被初步定为我国高放废物处置库重点预选区,深部岩石主要为似斑状二长花岗岩和英云闪长岩,通过矿物X-射线衍射分析得出北山花岗岩主要成分为石英、长石等。核废料处置过程中高能放射性核素衰变释放巨大热量,将极大提高围岩温度;另一方面,核素逃逸会污染裂隙水导致地下水污染。因此温度-水作用下花岗岩力学性能及破坏特征对围岩稳定尤为重要,问题可以归类为热-水-力(THM)耦合问题。


  细观尺度下,研究人员基于北山花岗岩单轴拉伸实验,考虑了先升温后加载、先加载后升温以及交替升温加载3种不同耦合路径,对比分析试样破坏区域SEM图像,揭示细观破坏特征。并利用数值仿真,建立细观模型,分析了热开裂特征及能量变化规律。进而指出裂纹拓展数量与角度关系,同时分析了微裂纹空隙率与应力、角度关系。主要结果表明:不同耦合路径下裂纹扩展细观特征迥异,演化顺序迥异,耦合路径与非均质性对裂纹细观特征变化均有影响。


  该项研究得到了国家自然科学基金青年基金、中国博士后科学基金、煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室开放基金项目的资金支持。


  责任编辑:宫在芹
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