温度循环对大理岩细观损伤影响的定量分析

"本文详细探讨了经历不同温度循环后大理岩的细观损伤特征，通过单轴压缩试验和细观损伤量化试验，分析了四川锦屏大理岩试样的力学性质变化。研究发现，微裂纹主要由沿晶裂纹、穿晶裂纹和晶内裂纹三类构成，且其几何信息符合广义极限统计分布。100℃成为一个关键的温度阈值，此温度前后大理岩的力学性质表现出显著差异，主要归因于沿晶裂纹和穿晶裂纹的影响。在单轴压缩破坏过程中，沿晶裂纹起主导作用，穿晶裂纹有一定贡献，而晶内裂纹的作用则不明显。该研究对于理解高温环境下的大理岩力学性能退化具有重要意义。" 在地质和建筑工程中，大理岩是一种常见的岩石材料，其耐久性和强度是决定结构稳定性的重要因素。本研究聚焦于温度对大理岩力学性能的影响，特别是在温度循环条件下。研究人员选取了20、100、300、450和600℃五种不同的温度，通过单轴压缩试验，观察并分析了大理岩试样的破坏模式和力学性质的变化。 研究表明，温度循环导致大理岩内部出现微裂纹，这些微裂纹分为沿晶裂纹、穿晶裂纹和晶内裂纹三种类型。沿晶裂纹沿着矿物晶体边界扩展，穿晶裂纹穿透矿物晶体，而晶内裂纹则发生在晶体内部。值得注意的是，这些微裂纹的几何特性遵循广义极限统计分布，这为理解和预测大理岩在温度变化下的行为提供了理论依据。 温度阈值效应在100℃处表现得尤为突出，这一温度前后大理岩的力学性质发生了显著变化。这主要归因于沿晶裂纹和穿晶裂纹的形成和发展。在较低温度下，这两种裂纹可能相对较少，而随着温度升高，它们的数量和长度增加，从而降低了大理岩的强度和韧性。 进一步分析发现，在单轴压缩破坏过程中，沿晶裂纹起着关键作用，因为它们易于扩展，导致岩石结构的弱化。同时，穿晶裂纹也有一定的贡献，虽然不如沿晶裂纹那么显著，但它们能够促进裂纹网络的形成，加速岩石的整体破坏。相比之下，晶内裂纹在破坏过程中的影响较小，可能是因为它们通常较难连通形成连续的裂纹路径。 这项工作不仅丰富了我们对大理岩在热力学环境下的损伤机理的理解，也为工程设计提供了宝贵的参考。在考虑高温环境下的基础设施，如地下隧道、核废料储存库或热能储存设施时，必须考虑到温度对大理岩等岩石材料的潜在影响。通过深入研究这些现象，可以制定更有效的预防措施和修复策略，以增强大理岩结构在极端条件下的稳定性。