高水压与围压下大理岩脆-延性转换的微观机制研究

本文主要探讨了大理岩在高水压、高围压和低围压条件下的脆-延性转换微观机理。研究者通过选取锦屏二级水电站引水隧洞中的大理岩样本，进行了全应力-应变过程的三轴压缩对比试验。试验结果显示，当处于低围压环境下，大理石的莫尔强度包络线呈现出近似的线性关系，而在高围压作用下，强度包络线则表现出非线性特征。这表明随着围压的增加，大理石的脆性向延性的转变受到了抑制，其强度也随之下降。同时，高外部水压力加剧了软化区域裂纹的扩展。 微观扫描电镜试验进一步揭示了不同工况下的断口微观形貌差异。在高围压条件下，大理岩断口的裂纹长度较短、密度较高且分布更为均匀，这与低围压下的表现形成对比。这些观察结果揭示了高水压和高围压状态下岩石破裂的微观损伤力学机制，为理解并预测非圆形洞室围岩在高围压和高内外水压条件下的失稳破坏提供了重要的理论基础。 本文的研究对于理解和控制地下隧道、水电站等工程中大理岩结构的稳定性具有实际意义，特别是对于涉及深埋、高压环境的岩体稳定性评估和设计优化提供了科学依据。此外，这项工作还拓展了我们对岩石材料脆-延性转变的理解，有助于改进地质灾害预防和岩体工程的设计策略。通过深入研究大理岩的脆-延性转换微观机理，可以有效提高基础设施的耐久性和安全性。