1、高溫與沖擊耦合作用下巖石的力學性能123巖石作為巖石作為一種材料一種材料巖石構為工程巖石構為工程主體結構主體結構工程所處工程所處圍巖環境圍巖環境材材料料結結構構環環境境2能源能源土木土木巖石庫巖石庫交通交通地熱的開發和利用地熱的開發和利用; ;深部礦產資源開發深部礦產資源開發大都市圈的大深度大都市圈的大深度地下空間開發利用地下空間開發利用高放射性核廢料的地層高放射性核廢料的地層深埋處置深埋處置; ;地下儲油空間地下儲油空間地下交通工程地下交通工程1342134高溫與沖擊耦合作用下巖石的動態力學性能高溫與沖擊耦合作用下巖石的動態力學性能巖石巖石高溫高溫沖擊沖擊耦合耦合巖石及其巖石及其基本物理基本

2、物理力學性能力學性能高溫對巖高溫對巖石力學性石力學性能的影響能的影響機理分析機理分析沖擊概述沖擊概述巖石的應巖石的應 變率效應變率效應高溫和沖高溫和沖擊耦合作擊耦合作用下巖石用下巖石的動態力的動態力學性能學性能主要內容5總結總結幾點思考幾點思考幾個問題幾個問題發展展望發展展望 巖石：巖石：由礦物或巖屑在地質作用下按一定規律聚集而形成的自然物體。巖漿巖；沉積巖；變質巖。礦物.結構構造固.液.氣一、巖石及其基本物理力學性能巖 石巖巖 石石一、巖石及其基本力學性能強度特征變形性能流變性能結構結構構造構造風化風化程度程度水水加載加載速度速度受力受力狀態狀態溫度溫度高高 溫溫加載速度加載速度影響巖石力學

3、性質的因素影響巖石力學性質的因素一、巖石及其基本力學性能礦物礦物成分成分二、高溫對巖石力學性能的影響25100 200 400 600800 1000 作用溫度不同溫度區間微觀機理分析自由水蒸發自由水蒸發孔隙率增加孔隙率增加 熱熔作用熱熔作用 改善接觸狀態改善接觸狀態 結構熱應力結構熱應力微裂縫發育、貫通，結構破壞微裂縫發育、貫通，結構破壞 礦物成分分解、結合水礦物成分分解、結合水脫失、重結晶、相變等脫失、重結晶、相變等巖石巖石宏觀動態力學特性隨作用溫度變化規律宏觀動態力學特性隨作用溫度變化規律以砂巖為例以砂巖為例二、高溫對巖石力學性能的影響以砂巖為例以砂巖為例 巖石類材料應變率相關性：巖石類

4、材料應變率相關性： 從微損傷角度分析從微損傷角度分析 高應變率荷載作用下，巖石類材料內部同時出現兩高應變率荷載作用下，巖石類材料內部同時出現兩種效應，即應變率強化效應和損傷軟化效應。種效應，即應變率強化效應和損傷軟化效應。 從能量角度分析從能量角度分析 裂紋形成過程所需要的能量遠比裂紋擴展中所需要的裂紋形成過程所需要的能量遠比裂紋擴展中所需要的能量高。高應變率下，荷載作用時間很短，材料沒有足夠能量高。高應變率下，荷載作用時間很短，材料沒有足夠的時間用于能量的積累。的時間用于能量的積累。三、沖擊對巖石力學性能的影響三、沖擊對巖石力學性能的影響三、沖擊對巖石力學性能的影響隨應變率的隨應變率的增加而增加增加而增加隨應變率的隨應變率的增加而增加增加而增加動態動態強度強度應變率的影響動態吸動態吸能能力能能力動態破動態破壞模式壞模式結論不統一，跟結論不統一，跟試驗條件相關試驗條件相關動態變動態變形性能形性能影響比較小影響比較小四、高溫和沖擊的耦合作用高溫冷卻后沖擊高溫冷卻后沖擊沖擊后（同時）升溫沖擊后（同時）升溫高溫下沖擊高溫下沖擊Description of the products耦耦 合合四、高溫和沖擊的耦合作用五、總結和思考 巖石應變率增強效應與高溫弱化效應相互耦合。 巖石受溫度影響顯著大于其應變率增強效應。如何考慮溫度歷