实时高温作用下砂岩的热损伤与能量特征

摘要

岩石实时高温下的损伤破坏及能量演化特征是深部地质工程的热点与难点问题.利用MTS815型程控伺服刚性试验机和PCI-Ⅱ声发射仪对砂岩开展实时高温作用下的三轴压缩试验，基于试验结果并引入能耗演化规律，分析探讨高温作用下砂岩的力学特性与能量特征.结果表明：（1）温度120～150℃之间存在温度阈值，导致砂岩内部出现热损伤，其峰值强度大幅度降低，宏观破裂形式由剪切破坏过渡到张拉破坏；（2）温度25～120℃之间，砂岩累计AE能量、储存和释放能量随着温度升高而增大，而温度150℃时，砂岩内部开始产生热损伤，声发射累计AE能量、储能能力和能量释放能力大幅度减弱；（3）随着温度的升高，砂岩脆性指标BE不断减小，温度120～150℃之间，砂岩BE值从0.5大幅度减小到0.26，表现出明显的塑性破坏特征.系统地分析了温度作用对砂岩的力学性质、破坏模式、声发射活动、应变能演化过程及脆性状态的影响规律，发现存在明显的温度阈值使砂岩的各类行为在阈值前后产生较为明显的转变.

关键词

实时高温 / 热损伤 / 声发射 / 应变能 / 脆性 / 地质工程