低温花岗岩单轴压缩力学特性研究

"岩石低温单轴压缩力学特性 (2011年)" 这篇论文详细研究了岩石在低温条件下的单轴压缩力学特性，特别是在干燥低温和饱和冻结状态下。作者基于非线性热弹性理论构建了一个考虑岩石冰胀效应的变物性本构方程，这个方程能够描述岩石在不同温度下的力学行为。论文中提到了两个关键的实验状态：干燥低温和饱和冻结状态，通过这两种状态下的花岗岩压缩试验，分析了低温对岩石抗压强度的影响。 在干燥低温条件下，岩石的抗压强度会随着温度的降低而增加，但增长速率逐渐放缓。而在饱和冻结状态下，由于水分的存在，岩石的抗压强度更高，且与干燥低温状态相比，两者的差距随着温度下降而增大。这表明，冰冻过程中的冰胀效应在饱和冻结状态下对岩石强度的贡献更大。 论文还指出，低温下的附加强度主要是由岩石基质的热力效应引起的，而非由岩石孔隙中的冰胀效应。尽管冰胀也会增加强度，但其贡献相对较小。在变形模量方面，无论是干燥低温还是饱和冻结状态，岩石的变形模量都随温度降低而增大，这反映了岩石在低温下变得更加坚硬。然而，泊松比的变化相对较小，意味着在这些条件下，岩石的横向应变相对于纵向应变的变化不大。 这项研究揭示了温度对岩石力学性能的重要影响，对于理解极地或高山地区的地质稳定性、地下工程设计以及冷冻法施工等领域具有重要意义。此外，这些发现也为岩石在低温环境下的破坏机理提供了理论依据，有助于未来开发更精确的岩石力学模型。