高温下花岗岩力学与声发射特性试验揭秘

该篇论文主要探讨了高温条件下花岗岩的力学特性及其声发射特性变化。作者季明、高峰和徐小丽对中国矿业大学理学院和南通大学建筑工程学院进行合作，针对花岗岩试件在常温至1300℃的高温环境下，进行了单轴受压破坏过程的详细实验研究。研究的核心内容包括： 1. 温度对花岗岩密度的影响：实验发现，600℃以下，温度对花岗岩密度影响不大，但超过这个温度后，密度的减小趋势显著增强。特别是200℃~600℃区间，花岗岩表现出异常的力学性质，其强度非但没有随温度升高而降低，反而有所增强。 2. 高温下力学性质的变化：在850℃左右，花岗岩显示出明显的塑性行为和峰后行为，其强度急剧下降，预示着脆性向塑性转变。当温度升至1200℃，岩石呈现完全的塑性破坏，声发射信号强度降低，且持续时间延长，尤其是在峰值强度之后，仍有大量声发射信号伴随残余塑性变形。 3. 热损伤与力学性能的关系：在高温作用下，热损伤逐渐加剧，1200℃时岩石的承载能力显著减弱。论文利用损伤理论，建立了温度、声发射参数与岩石本构方程之间的关系，揭示了这些参数之间的动态关联。 4. 声发射特征与高温破坏机制：尽管已有不少研究关注受压岩石破坏过程中的声发射特征，但关于高温条件下的声发射研究鲜有报道。这篇论文填补了这一空白，提供了高温作用下岩石破坏过程中的声发射特征及其与力学性能变化的关联。 该研究不仅扩展了高温下岩石力学性质的认识，还为理解高放射性废料处置、能源开采等工程中的岩石高温性能提供了重要的科学依据，对于岩石的损伤评估和预测具有实际意义。