岩石高温力学性能
石灰岩和砂岩高温力学特性的试验研究
石灰岩和砂岩高温力学特性的试验研究秦本东;何军;谌伦建【期刊名称】《地质力学学报》【年(卷),期】2009(15)3【摘要】利用自行研制的岩石加温装置和RMT-150C岩石力学试验机,对石灰岩和砂岩试样高温后的力学特性进行了试验研究.试验结果表明,随着温度升高,两种岩石纵波波速逐渐减小.单轴压缩过程中的全程应力应变曲线经历了压密、弹性、屈服、破坏4个阶段;达到峰值应力后两种岩石均发生脆性破坏,砂岩破坏时呈锥形炸裂,而石灰岩则呈草捆状破坏.高温对两种岩石的强度都有一定的弱化作用,其峰值应力都随温度升高而降低,石灰岩700℃时强度降幅达84.59%,而砂岩强度仅比常温降低22%左右.两种岩石的峰值应变都随温度升高逐渐增大,但具体表现不尽相同,石灰岩500℃时应变增加了30.57%,500℃之后峰值应变基本无变化,甚至到700℃时还略有降低;砂岩700℃时峰值应变增加了80.63%,其峰值应变的变化与其微观结构变化相关.随着温度升高,两种岩石的弹性模量和变形模量均减小,700℃时石灰岩弹性模量降幅为86.8%,砂岩弹性模量降幅为46.94%;700℃时石灰岩变形模量下降了83.9%,砂岩的变形模量下降了53.06%.【总页数】9页(P253-261)【作者】秦本东;何军;谌伦建【作者单位】长安大学地质工程与测绘学院,陕西西安,710056;河南理工大学土木工程学院,河南,焦作,454003;河南理工大学土木工程学院,河南,焦作,454003;河南理工大学材料科学与工程学院,河南焦作,454003【正文语种】中文【中图分类】TU452【相关文献】1.一维动静组合加载下石灰岩力学特性试验研究 [J], FANG Zhao-hui;PING Qi;ZHANG Hao2.化学溶蚀及高温作用下砂岩力学特性的试验研究 [J], 李哲;陈有亮;王苏然;印宇澄;彭晨鑫3.不同加载速率下石灰岩与砂岩的声发射特征试验研究 [J], 江博为; 曾晟; 唐子龙4.高温下石灰岩膨胀特性和力学特性的试验研究 [J], 秦本东;门玉明;谌伦建;何军5.砂岩与石灰岩热膨胀力试验研究 [J], 谌伦建;赵洪宝;刘希亮;黄小广因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高温花岗岩物理力学特性研究综述
文章编号：１００９ ６８２５（２０２０）２１ ００３９ ０４高温花岗岩物理力学特性研究综述★收稿日期：２０２０ ０７ ２２★：东北大学大学生创新创业训练计划项目“基于干热岩地热开发的高温花岗遇水冷却的物理力学特性的研究”（２０００７１）作者简介：翟宇星（１９９９ ），男，在读本科生翟宇星 李亚博 张恩华 彭志鹏 杨其要 贾 蓬（东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳 １１０８１９）摘 要：针对花岗岩受高温作用后的力学特性，从高温花岗岩研究的分类、高温花岗岩失稳机理等方面，对国内外具有代表性的研究成果进行了梳理，并对后续研究进行了展望。
主要从实时高温下花岗岩物理力学特性的研究、不同冷却方式下高温花岗岩各项性能的研究和高温花岗岩在其他条件下各项特性研究方面进行了综述。
高温花岗岩失稳的主要因素是其内部结构的变化，而岩石组分改变以及结晶态相变是导致高温下岩石力学性质突变的重要原因。
关键词：高温花岗岩，物理力学特性，超声波中图分类号：ＴＵ４５２文献标识码：Ａ１ 概述众所周知，温度是影响岩石物理力学特性的重要因素之一。
大量研究都表明，温度变化会对花岗岩造成热损伤，高温热损伤后岩石的力学性质呈劣化现象。
分析岩石静动态力学特性随着温度的变化规律，对于揭示岩石工程在极端工况下的变形破坏机制具有重要的工程意义和实用价值。
自２０世纪７０年代，各国学者从理论和实验上，取得了诸多成就。
文献［１］考察了温度对材料韧性和脆性转变的影响，得出韧脆转变的临界温度随加载率的增加而增加。
ＡｌｓｈａｙｅａＮＡ等［２］利用声发射手段来研究加热条件下岩石的劣化损伤，主要测量了２０℃～５０℃的花岗岩的断裂韧性ＫＩＣ。
许锡昌等［３］研究了２０℃～６００℃的花岗岩在单轴压缩状态下的基本力学参数随温度的变化情况，并发现７５℃是花岗岩弹性模量的临界温度，而２００℃是其单轴抗压强度的门槛温度。
然而，近年来，向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题，在各类深部地下岩石工程中，如深部矿山开采、放射性核废料深层地质处置、干热岩地热能开采等，都涉及到２００℃以上高温岩石的研究。
高温对岩石力学性能及微观硬度影响
高温对岩石力学性能及微观硬度影响曹瑞东;李景森;路国运【摘要】为分析高温后骨料对混凝土性能的影响,研究不同目标高温后石灰岩和辉绿岩外观、质量损失、压碎指标及微观硬度值,得到石灰岩和辉绿岩温变规律.试验结果表明,温度超过500℃后石灰石质量会急剧减小,而辉绿岩质量基本保持不变;两种岩石的压碎指标在临界温度后都急剧减小,其中石灰岩的临界温度为400℃,辉绿岩的临界温度为500℃.在显微硬度方面,石灰石的硬度先增大后减小,辉绿岩的硬度先增大后减小而后又增大,其硬度规律呈现N型.由此可见,硬度和压碎指标与温度变化并无太大联系.但在200 ～400℃之间,石灰岩和辉绿岩的力学性能都有增大趋势.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2019(019)007【总页数】4页(P220-223)【关键词】石灰岩;辉绿岩;压碎指标;显微硬度【作者】曹瑞东;李景森;路国运【作者单位】太原理工大学力学学院,太原030024;山西大学土木工程系,太原030013;山西大学土木工程系,太原030013;太原理工大学建筑与土木工程学院,太原030024【正文语种】中文【中图分类】TU502近年来，建筑行业飞速发展，对结构的安全性，稳定性及耐久性有了更高的标准和要求，因此，具有较好力学性能和耐久性的高强混凝土随之而生[1]。
其优势在于降低工程中混凝土的用量并增强建筑物的使用寿命，具有很高的经济性，因此被广泛应用于国内外各大领域[2]。
但高强混凝土仍有被破坏的可能，为了减少建筑损失，仅对混凝土的宏观研究并不能满足，对高强混凝土进行更深入的研究迫在眉睫。
因此，有些学者将混凝土看作由骨料，砂浆及二者之间的过渡层组成的三相复合材料，对混凝土的研究拓展到了细观领域[3]。
多年来，建筑火灾频频发生，造成的损失不计其数。
而在高温下高强混凝土有发生爆裂的可能性[4]，主要是由于水泥砂浆和骨料的力学性能不匹配[5]，导致混凝土内部产生较大热应力，使混凝土发生爆裂。
高温岩石的热学和力学性质的研究现状及展望
高温岩石的热学和力学性质的研究现状及展望
高温岩石的热学和力学性质是探讨地质学和地球科学规律的关键，近年来受到越来越
多的关注。
在研究热力学和力学性质中，对气体、液体及固体岩石在高温环境下的性能及
其机制进行了深入的研究。
当前，高温岩石的热力学性质研究主要集中在几个方面，例如在高温环境下岩石的压缩、扩展及热传导、热改变以及岩石在高温环境下的稳定性等。
目前针对热力学特性的研
究大多是以实验的形式进行的，采用的手段有X射线衍射、显微镜观察、X射线光谱和实
验测定等手段。
现有的研究成果表明，温度变化会影响岩石的力学特性，岩石的抗压强度
会因温度升高而增大，而抗拉强度则会随温度降低而降低。
随着研究取得的进展，高温岩石力学性质研究也越来越广泛，已经开展了矿物力学性质、岩石温度和压力对力学性质的影响、粉质岩石力学特性计算和参数确定等方面的研究，其中粉质岩石力学性质的研究利用了颗粒力学模型，尝试分析致密粉质岩石的力学特性。
此外，研究人员也通过参数化研究的方法，结合温度、压力等环境因素，建立相应的
力学参数模型，以及不同类型岩石的力学参数之间的关系，多维空间中研究参数在不同环
境因素下的变化规律。
从而检验及确定地质和力学参数、力学模型，并可以解释出高温下
岩石的性能变化。
总体来说，高温岩石的热力学及力学特性的研究工作还处于初级阶段，还有许多有待
科学研究的问题需要深入探讨，例如开展更多的实验研究、在多维空间中建立模型及模拟、深入研究不同温度下岩石的变形机理、探索复杂地柱和混合岩石性质及其力学行为等，以
期对地球内地质构造、地球深部动力学及火山爆发等问题提供科学依据。
岩石温度对力学性质的影响测试方法与分析
岩石温度对力学性质的影响测试方法与分析在地质工程和岩土工程中，岩石的力学性质是评估其稳定性和可用性的重要指标之一。
然而，岩石温度对其力学性质的影响往往被忽视。
本文将探讨岩石温度对力学性质的影响，并介绍相关的测试方法和分析。
一、影响力学性质的岩石温度因素在分析岩石温度对力学性质的影响之前，我们需要了解哪些因素会影响岩石的温度。
岩石温度受到以下几个主要因素的影响：1.地下埋藏深度：随着埋藏深度的增加，岩石温度逐渐升高。
这是因为地下具有较为稳定的温度梯度，根据地温梯度规律，每深入地下100米，温度通常升高约3-4°C。
因此，越深的岩石温度越高。
2.地震活动和火山活动：地震和火山活动会导致地壳的活动和破坏，进而影响岩石的温度。
地震引起的应力变化和摩擦产热，地震热释放也会影响岩石温度。
而在火山活动中，岩浆的喷发会导致岩石温度剧增。
3.地壳演化：在地质历史长时间尺度上，地壳演化会对岩石的温度产生影响。
地壳板块的运动、造山作用等都会改变岩石的温度。
二、测试岩石温度的方法为了准确地测试岩石温度，我们可以采用以下几种方法：1.测温孔法：这是一种常见的方法，通常适用于较浅层的岩石。
通过在岩石中钻取一定深度的孔洞，然后利用温度传感器测量孔洞内的温度。
通过多个测温孔的数据，可以绘制岩石温度的垂向分布曲线。
2.测温电缆法：这种方法适用于深部岩石的温度测试。
通过将带有温度感应电缆的钻孔安装到岩石中，电缆会记录和传输温度数据。
利用这些数据，可以实时监测岩石温度的变化。
3.热流法：该方法通过测量岩石的热流来推断其温度。
通过测量岩石样品的导热系数和热容量，结合测得的热流，可以计算出岩石的温度。
三、岩石温度对力学性质的影响岩石温度对其力学性质有着显著的影响。
以下是其中几个方面的分析：1.强度性质：岩石的强度是评估其稳定性的重要指标之一。
随着温度的升高，岩石的强度通常会下降。
这是因为温度升高会导致岩石中的微小裂缝扩张、岩石矿物相变和岩石中胶结材料的软化，进而影响岩石的力学性能。
高温处理后花岗岩力学性能演化特征
（1）从常温至200°C（或者250°C）单轴强度升高，此后更高的温度范围内单轴强度明显下降。以共和花岗岩和北山坑探花岗岩为典型代表（本文样品命名基于原始文献实验样品的采样位置）；
（2）从常温至400°C单轴强度先升高后降低，但变化幅度不显著。此后更高的温度范围内单轴强度明显下降。以北山深钻花岗岩、焦作73#及77#花岗岩为典型代表；
六种花岗岩样品的实验条件列于表2。可见进行高温处理时的方法一致，只是具体的参数有所差异：先按一定速率加温至目标温度（3～10 ℃/min，其中文献[1]中的加温速率非常慢，疑应为3～5 ℃/min），然后恒温2～6 h使试件充分受热，之后再自然冷却至室温。温度处理之后，对样品进行单轴压缩实验。
表1六种花岗岩样品的基本特征
本文基于已经公开发表的六种花岗岩的实验结果[1-5]，对其在不同处理温度条件下的单轴压缩强度及弹性模量值进行对比分析，从而分别对单轴强度及弹性模量的演化趋势进行分析并归类。更进一步，基于归一化处理，给出可以适用于不同花岗岩的单轴强度及弹性模量随温度变化的演化方程。
1花岗岩样品及实验条件
本文研究所使用的六种花岗岩样品的基本特征列于表1。可以看出这些花岗岩样品来自我国的不同区域，具有不同的矿物特征，样品的密度在2.53～2.67 g/cm3范围，皆按照规程加工成高径比为2：1的圆柱形试件。
（3）从常温至250 °C（或400 °C）弹性模量略有降低，此后更高的温度范围内弹性模量明显下降。以共和花岗岩和北山坑探花岗岩为典型代表。
（3）从常温至400°C单轴强度略有降低，此后更高的温度范围内单轴强度明显下降。以宁波花岗岩为典型代表。
由于各种花岗岩在常温条件下的单轴强度差异较大，所以图1中不同温度处理过的花岗岩单轴强度值分布也较离散。为了对花岗岩单轴强度随温度变化的演化进行更好的分析，本文将各种花岗岩在不同温度条件下的单轴强度值进行了归一化处理：即将不同条件下每一个单轴强度值除以相对应种类样品在常温条件下的单轴强度值。其中，如果某种样品在同样温度条件下样品个数多于1，则对其在同样温度条件下得到的单轴强度求平均值，然后进行归一化处理。归一化处理后的结果见图2。
高温后花岗岩的物理力学特性试验研究
高温后花岗岩的物理力学特性试验研究摘要：岗岩在现今的高温环境中已成为一种非常受欢迎的建筑材料。
为了确定高温下花岗岩的物理力学性能，本文利用常规室温应变测试、拉伸强度测试等方法，对一种花岗岩样品进行了高温处理试验，以探究其物理力学性能。
结果表明，随着高温处理温度的升高，花岗岩的拉伸强度和应变均明显降低。
同时，花岗岩的抗压强度、抗折强度和抗裂性能增强显著，即花岗岩在高温条件下的压缩强度更高，变形能力更强。
因此，高温处理后花岗岩的物理力学性能有望得到提高，从而可以应用于更高温度的环境中，为建筑材料的安全性能提供有力支撑。
关键词：花岗岩；物理力学性能；高温；试验研究1、言花岗岩是一种非常重要的建筑石材，广泛应用在室内外建筑装饰，近年来随着全球气候变暖，生态环境恶化，环境温度日益陡升，花岗岩材料在高温环境中的使用成为研究话题之一，因其对建筑结构完整性和外观美观性有着重要影响。
2、试验方法在本次研究中，采用特定标准花岗岩样品，中压试验机进行高温处理，其中包括室温应变测试、拉伸强度测试、抗压强度测试、抗折强度测试、抗裂性能测试等。
3、研究结果3.1温应变测试花岗岩在室温条件下，循环载荷作用下，样品应变随着温度的升高而增加。
当处理温度为75C，样品应变达到最高点，但是随着处理温度的继续增加，样品应变出现下降趋势，而当温度高于100°C时，样品的应变量下降较快。
3.2伸强度测试定义一组拉伸强度为参考，设定拉伸速度为0.0001 m/s，采样样品在室温下测定的拉伸强度值为10 MPa。
随着每一温度处理步骤，样品拉伸强度均会有所降低，最终降至最低点2MPa，当温度达到100°C时，随着温度的升高而快速下降。
3.3压强度测试定义一组抗压强度为参考，抗压试验静态加载输入，样品在室温下测定的抗压强度为18MPa。
随着温度升高，样品的抗压强度均会有所增强，最终达到最高点25MPa，当温度达到100°C时，样品的抗压强度出现稳定状态。
花岗岩高温力学性能
花岗岩高温力学性能国内外学者对岩石在常温、高温高压下的各种物理力学性能进行了研究。
Alm等考察了花岗岩受到不同温度热处理后的力学性质，并对花岗岩在温度作用下微破裂过程进行了讨论；张静华等对花岗岩弹性模量的温度效应和临界应力强度因子随温度的变化进行了研究；寇绍全等系统地研究了经过热处理的Stripa花岗岩的力学特性，得到了工程中需要的基本力学参数；林睦曾等研究了岩石的弹性模量随温度升高而变化的情况；Oda等研究了在温度作用下岩石的基本力学性质；Lau研究了较低围压下花岗岩的弹性模量、泊松比、抗压强度随温度的变化规律以及破坏准则；许锡昌等通过试验，初步研究了花岗岩在单轴压缩状态下主要力学参数随温度（20～600℃）的变化规律；朱合华等通过单轴压缩试验，对不同高温后熔结凝灰岩、花岗岩及流纹状凝灰角砾岩的力学性质进行了研究，分析比较3种岩石峰值应力、峰值应变及弹性模量随温度的变化规律，并研究了峰值应力与纵波波速、峰值应变与纵波波速的关系。
1.高温下花岗岩力学行为研究张志镇在《花岗岩力学特性的温度效应试验研究研究》一文中以花岗岩（采自山东省兖州矿区济二井，主要成分为长石，以含钙钠长石为主，有部分钾长石，同时含有部分伊利石、辉石和少量其他矿物。
加工成直径为25mm，高为50mm的圆柱体）为研究对象，在进行实时高温作用下（常温～850℃）单轴压缩试验。
得到的应力－应变曲线亦大致经历4个阶段：压密阶段、线弹性阶段、弱化阶段和破坏阶段。
由图1可以看出，实时高温作用下花岗岩的应力-应变曲线形状几乎一致，非弹性变形过程相对较短，当应力达到峰值时，岩样迅速破裂，呈脆性破坏；温度升高，直线段的斜率降低，表明弹性模量随着温度的升高而降低；温度超过550℃以后，峰值明显减小，轴向应变呈现出增大的趋势，主要是因为岩样的脆性减弱而延性增强。
从热-力学的角度，当温度升高时，岩石晶体质点的热运动增强，质点间的结合力相对减弱，质点容易位移，故塑性增强而强度降低。
深部煤岩体高温高压下的力学性质理论研究
深部煤岩体高温高压下的力学性质理论研究国内近年来随着埋藏在中、浅部煤炭资源的不断减少，以及机械化水平的提高，人们逐渐把目光转移到深部煤炭资源。
我国东部和中西部的一些大型国有矿井相继进入深部开采阶段，如大同、平顶山、阳泉等煤矿，未来几年内将不断有更多的˚大型煤矿进入800m以上的深部开采。
在深部开采中，煤岩体的力学性质发生了很大的改变，破坏机理也随之改变，最常见的是煤岩体流变和热损伤问题。
因此碰到了许多与浅部开采不同的工程问题。
随着采深的增加，矿山压力与温度都随之不断增加。
在深部条件下，地温常达到30˚C～50˚C,围压达到很大，工人作业条件差，巷道维护困难，发生冲击矿压的次数与强度将显著增加，但对采场顶板压力大小的影响并不突出。
岩石圈及岩石流变已成为大陆岩石圈研究的前沿和热点之一，受到国内外的科学家的重视。
1、高围压对岩石力学性质的影响在三向压缩条件下，随着围压的增大，岩石的屈服极限强度、强度峰值和残余强度都随之增大。
大部分岩石在一定的临界围压下出现屈服平台呈现塑性流动现象。
因此随着采深的增加，围压变大，煤岩体的极限强度变大，承载能力变强，岩石的韧性加强，使一些在浅部表现为比较坚硬的岩石在深部表现出软岩的大变形、大地压、难维护特征。
深部开采中，在自重应力和构造应力作用下，围压相比浅部高出很多，岩石承载能力和参与强度变大，脆性向延性转化，流变现象明显，破坏机理与浅部有较大区别。
王绳祖等对岩石的脆——韧性及塑性流动网络进行了深入的理论和实验研究。
他指出，随着矿物组成、粒度、流变、压力、应变速率、液体介质因素的变化，岩石有脆性—>半脆性——>半延性——>延性转化,这种变化过程涉及力学行为、宏观结构和微观物理机制，尤其是岩石共轭剪断网络和塑性流动网络的实验成果不仅深化了脆-韧性转化认识，同时为岩层多层模和塑性流动网络关系提供了实验依据。
对辉绿岩、辉长岩和石灰岩的脆-韧性转化，高温高压实验结果与上述结论是一致的。
3种岩石高温作用下力学性能的实验研究
3 种岩石高温作用下力学性能的实验研究
张连英 1，茅献彪 2，卢爱红 2
（1 徐州工程学院 数理学院，江苏 徐州，221008；2 中国矿业大学 理学院 ，江苏 徐州，221116)
摘 要：采用电液伺服材料力学实验系统对常温~800℃高温作用下大理岩、石灰岩、砂岩的力学性能进行了研究,考察了 三种岩石的全应力-应变曲线，并比较了峰值应力 p 、峰值应变 p 、弹性模量 E 随温度的变化特征。结果表明：高温 作用下 3 种岩石的峰值应力、弹性模量均有不同幅度的降低。对于峰值应变，石灰岩的峰值应变随温度升高而大幅度的 增加；但对于大理岩、砂岩的峰值应变在常温~200℃之间随着温度升高在降低，当温度高于 200℃后峰值应变随温度升 高迅速增长。研究结果一定程度上反映了三种岩石在温度作用下力学性质的变化规律，可为相关岩体工程设计与研究提 供参考。 关键词：岩石力学；高温作用；力学性能；实验研究
图 2 高温下大理岩单轴压缩应力-应变曲线 Figure 2 Axial stress-strain curves of under-high-temperature marble
2
图 3 高温下石灰岩单轴压缩应力-应变曲线 Figure 3 Axial stress-strain curves of under-high-temperature limestone
Fig.4
图 4 高温下砂岩单轴压缩应力-应变曲线 Axial stress-strain curves of sandstone at higБайду номын сангаас temperature
3.2
峰值应力 p 的变化特征 3 种岩石的峰值应力随温度的变化规律如图 5~7 所示：从总体规律上看，高温下 3 种岩石的峰值应
高温状态下大理岩力学性能实验研究
作 用 下 内部 结 构 变 化 的 特 征 ， 为相 关岩 体 工程 设 计 与 研 究 提 供 参 考 。 可
关键 词 ： 理 岩 ； 温作 用 ； 学性 能 ； 大 高 力 实验 研 究
中图分类 号 ： ＴＵ４ ８ ３ ５ ．
文献标 志码 ： Ａ
文章编 号 ：０ ６７ ２ （０ ８ ０ —０ ６０ １ ０ —３ ９ ２ ０ ）６０ ４ －５
Ｍ ｅ ｈａ ｉ ａ ｏ ｅ ｔｅ ｆ Ｍ ａ ｂ ｅ ａ ｉ ｈ Ｔｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｃ ｎ ｃ ｌＰｒ ｐ ｒ ｉ ｓ ｏ ｒ ｌ ｔＨ ｇ ｍ ｅ ａ ｕ ｅ
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高温高压条件下岩石力学特性实验研究
高温高压条件下岩石力学特性实验研究岩石力学是研究岩石在外界力作用下力学性质和变形规律的科学。
随着石油、天然气、地热等资源的开发利用和工程建设的迅速发展，对岩石力学特性的研究需求不断增加。
尤其在高温高压条件下，岩石受到的力作用更加复杂和严峻。
高温高压条件下的岩石力学实验研究是在模拟地下深部环境中进行的。
通过施加高温和高压条件，可以模拟地球深部的温度和压力环境，从而更好地理解和预测地下岩石的力学行为。
在高温高压条件下进行岩石力学实验研究，主要包括以下几个方面：1. 实验装置设计：实验装置设计是高温高压条件下岩石力学实验的关键。
为了模拟深部地下环境，需要设计合适的高温高压实验仪器，并选择适当的传感器和数据采集系统。
这样可以实时监测和记录岩石受力过程中的各个参数，例如温度、压力、应力、变形等。
2. 材料选择：在高温高压条件下，岩石的物理和力学性质可能发生显著变化。
因此，在实验研究中需要选择适当的岩石样本，并进行前期的物性测试。
同时，还需要考虑岩石样本的大小和形状，以及样本之间的连续性和均匀性。
3. 实验参数控制：在高温高压条件下，实验参数的控制是确保实验结果准确可靠的关键环节。
可以通过控制加热、降温速率和压力变化率等参数来模拟不同温度和压力条件下岩石的力学行为。
此外，还需要考虑实验时间的选择，以保证实验结果的稳定性和重复性。
4. 数据分析和结果讨论：完成岩石力学实验后，需要对实验数据进行分析和结果讨论。
可以利用岩石力学理论和模型对实验结果进行解释和验证。
同时，还可以比较不同试验条件下的结果，探讨岩石力学参数与温度、压力变化之间的关系。
高温高压条件下岩石力学实验研究的意义和应用广泛。
首先，对于深部地下工程和资源开发具有重要的指导意义。
例如，在油气勘探和开发中，了解岩石在高温高压环境下的力学特性可以帮助更好地设计和优化钻井、注水和压裂等作业方案。
此外，在地热能开发、地下储气库建设和核废料地质处置等领域也有重要应用价值。
高温后大理岩力学性质及其破坏规律研究_陈国飞
Vol.31 No.8 Aug. 2014
工
程
力
学 189
ENGINEERING MECHANICS
文章编号：1000-4750(2014)08-0189-08
高温后大理岩力学性质及其破坏规律研究
陈国飞，杨圣奇
(中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏，徐州 221008)
加温前 加温后
2 试验结果分析
2.1 高温对大理岩物理性质的影响 为研究大理岩加温前后物理性质和几何尺寸 的变化，取同一温度下 4 组试样的高度、直径、质 随温度的变化曲线，加温处理后大理岩试样物理性 质发生了显著的变化，试样高度整体上随着温度的 升高而增大，加温到 200℃，试样高度变化的不是 很明显，而当加温到 400℃、600℃、800℃，试样 高度变化较为显著。在高温 800℃后，高度由加温 前的 100.44mm 增大到 101.66mm ，增幅达到了 1.2%。图 3(b)给出了大理岩试样直径随温度的变化 规律相似，均随着温度的升高而变大。主要是由于 试样在高温作用后，伊利石发生热膨胀，这一过程 不可逆，所以冷却后，试样尺寸不会回复原状。图 3(c)是试样质量随温度的变化曲线，在常温至高温 600℃之间， 试样质量变化不明显， 在高温 800℃后， 质量由 582.9g 减小到 568.8g，减小了 2.4%。这是 因为高温作用使得大理岩内部伊利石发生热分解， 但变化很小，当温度达到 700℃后，白云石将发生 热分解，试样质量变化大。图 3(d)则是大理岩密度 随温度的变化曲线，试样密度整体上随温度的增大 而减小的，加温到 200℃试样密度变化不明显，当 温度加温到 400℃、600℃、800℃时，密度减小的 幅度较大，在 800℃时，密度由 2715kg/m³减小到 2566kg/m³，减小了 5.5%。由此可见，温度对大理 岩的物理性质影响较大，温度越高，影响越显著。
岩石的热学性能精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版岩石的热学性能岩石的热学性能包括热扩散系数、比热、导热系数和热膨胀系数等。
岩石破碎后的骨料是混凝土中最大的组成成分，因此岩石的热学性能参数是影响混凝土热学性能的主要因素。
对于大体积混凝土，为减小温度梯度造成的温度应力，使用热扩散系数大、比热值大、导热系数大的骨料是有利的。
表3-3-1所列数据看三种岩石的比热值近似，相差不大；热扩散系数和导热系数玄武岩最大，松园灰岩和金河泥质白云岩相近。
表3-3-1 玄武岩的热扩散系数、比热和导热系数表3-3-2 金河泥质白云岩的热扩散系数、比热和导热系数表3-3-3 松园灰岩的热扩散系数、比热和导热系数岩石的线膨胀系数采用NETZSCH热膨胀仪DIL 402PC进行测量测量结果见表3-3-4，表中所列线膨胀系数为工程膨胀系数，即岩石样品在一定温度区间长度方向的平均膨胀率。
检测结果可以看出金河泥质白云岩大于玄武岩，玄武岩大于松园灰岩。
混凝土配比大致相同的条件下，岩石的线胀系数越小，配制的混凝土的线胀系数也越小，岩石的线胀系数越大，配制的混凝土的线胀系数也越大。
影响混凝土线胀系数的主要因素是骨料因素，这一点在后面的混凝土性能试验中得到了很好的验证。
表3-3-4 岩石的线膨胀系数混凝土试验试验所使用的水泥为红塔滇西水泥股份有限公司生产的42.5中热硅酸盐水泥试验采用云南曲靖发电公司生产的Ⅱ级粉煤灰混凝土性能试验使用的外加剂为浙江龙游五强混凝土外加剂有限责任公司生产的ZB-1A缓凝高效减水剂和北京中水科海利工程技术有限公司生产的SK-H 引气剂。
表5-3-2基准混凝土配合比混凝土性能试验表6-1-1 混凝土配合比6.4 混凝土的绝热温升混凝土的绝热温升测定在日本全自动MIT-686-0型混凝土热量测定仪上进行，温度跟踪精度为±0.1℃，试件尺寸Φ400×400mm，可直接进行全级配混凝土试验。
LK-S配比混凝土28天的绝热温升-历时测定结果列于表6-4-1，绝热温升过程曲线见图 6-4-1。
砂岩高温后的力学特性
第26卷第10期岩石力学与工程学报V ol.26 No.10 2007年10月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct.，2007砂岩高温后的力学特性吴刚1，邢爱国1，张磊2(1. 上海交通大学土木工程系，上海 200240；2. 上海黄浦江大桥建设有限公司，上海 200090)摘要：对焦作砂岩在常温及经历100 ℃～1 200 ℃温度作用后的力学特性进行试验研究，详细分析加温后砂岩的表观形态、峰值应力、峰值应变、弹性模量、泊松比以及应力–应变全过程曲线等的变化情况，并对砂岩的高温劣化机制作初步探讨。
研究表明，高温使砂岩的表观形态发生改变；在400 ℃以内，温度对砂岩的力学性能影响不大，加温对砂岩的某些力学指标有一定的增强作用；但经历的温度超过400 ℃后，随受热温度升高砂岩的力学性能发生劣化，砂岩的峰值应力和弹性模量均有不同幅度的降低，而800 ℃前砂岩的峰值应变随温度的升高而大幅增加；砂岩的变形大体随经历温度的升高而增大；600 ℃前砂岩的泊松比随经历温度的升高而减少，而后呈上升趋势。
温度引起的热应力作用、矿物组分和微结构变化导致砂岩力学性质发生改变与高温劣化。
关键词：岩石力学；砂岩；高温；峰值应力；峰值应变；弹性模量；泊松比中图分类号：TU 458 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2007)10–2110–07MECHANICAL CHARACTISTICS OF SANDSTONE AFTER HIGHTEMPERATURESWU Gang1，XING Aiguo1，ZHANG Lei2(1. Department of Civil Engineering，Shanghai Jiaotong University，Shanghai200240，China；2. Shanghai Huangpu River Bridge Construction Company Ltd.，Shanghai200090，China)Abstract：The laboratory tests are done for studying on the mechanical properties of Jiaozuo sandstone after undergoing different high temperatures. The temperature varies in the range of 20 ℃，100 ℃，150 ℃，200 ℃，400℃，600 ℃，800 ℃，1 000 ℃ and 1 200 ℃. The scopes of this study include apparent shape，peak stress，peak strain， modulus of elasticity，Poisson′s ratio and stress-strain curve of sandstone. The degradation mechanism of sandstone in high temperature is discussed briefly. The test results show that high temperature leads to the changes of apparent shape for sandstone，the temperature does not obviously affect the mechanical properties and heating reinforces some mechanical indexes of sandstone in the temperature ranging from room temperature to 400 ℃. When the temperature is above 400 ℃，the mechanical properties of sandstone present deterioration with the increase of temperature，and the peak stress and modulus of elasticity sandstone decrease in different extents. The peak strain of sandstone increases by a big margin before 800 ℃. The deformation of sandstone increases generally with the rising of temperature. The Poisson′s ratio of sandstone presents increasing before 600 ℃，and then decreasing as the temperature increases. Thermal stress，changes of minerals formation and microstructure due to temperature result in the changes of mechanical properties and degradation of sandstone.Key words：rock mechanics；sandstone；high temperature；peak stress；peak strain；modulus of elasticity；Poisson′s ratio收稿日期：2007–03–30；修回日期：2007–05–28基金项目：国家自然科学基金资助项目(40272115，40602035)作者简介：吴刚(1962–)，男，博士，1995年毕业于同济大学地下建筑与工程系结构工程专业，现任副教授，主要从事岩土力学方面的教学与研究工作。
高温岩石的热学和力学性质的研究现状及展望
高温岩石的热学和力学性质的研究现状及展望High temperature rock thermodynamics and mechanics research status and prospects随着矿物物理和矿物力学的发展，高温岩石的热学和力学性质也受到了越来越多的关注。
高温岩石的热学和力学性质的研究可以帮助我们更好地了解岩石的特性，从而有助于提高矿物开采和处理的效率。
High temperature rock thermodynamics and mechanics have been attracting more and more attention with the development of mineral physics and mineral mechanics. The research of thermodynamics and mechanics of high temperature rocks can help us better understand the characteristics of rocks, thus helping to improve the efficiency of mineral mining and processing.高温岩石的热学和力学性质的研究，主要是通过实验室实验来研究岩石的温度、压力、弹性模量、热膨胀系数等物理性质，以及岩石的结构和组成等。
近几年来，随着实验室实验技术的不断更新和改进，高温岩石的热学和力学性质的研究也取得了很大进步。
The research of thermodynamics and mechanics of high temperature rocks is mainly carried out by laboratory experiments to study the physical properties of rocks such as temperature, pressure, elastic modulus, thermal expansion coefficient, and rock structure and composition. In recent years, with the continuous updating and improvement of laboratory experimental technology, the research of thermodynamics and mechanics of hightemperature rocks has also made great progress.未来，高温岩石的热学和力学性质的研究将继续发展，有可能在实验室实验技术方面取得更多的进步。
600 ℃内高温状态花岗岩遇水冷却后力学特性试验研究
第 29 卷
第5期
郤保平，等. 600 ℃内高温状态花岗岩遇水冷却后力学特性试验研究
• 893 •
此外，在高温岩体地热开发中井孔的施工及建
1
引
言
造过程中，由于泥浆及钻井液的使用，导致钻井围 岩在很短的时间内由于岩体温度迅速降低，从而使 高温岩体产生热破裂，岩体的力学特性发生变化， 其结果一方面有利于钻井破岩，另一方面却不利于 钻井围岩的稳定性。同时，利用水力压裂技术建造 人工储留层时，实际上是岩石热破裂与水的动力作 用导致岩体的复合破裂，其压裂裂缝扩展方向受岩 体热破裂裂缝扩展规律的影响很大。其次，在进行 钻井设计及钻井围岩稳定性数值模拟时也需要提供 高温状态花岗岩遇钻井液或泥浆冷却后的力学参 数。这些都涉及到高温状态花岗岩遇水产生热破裂 后的力学行为，都需要对高温状态花岗岩遇水冷却 后力学特性有一个清楚的认识，所以很有必要对其 力学特性进行研究。 基于以上工程应用背景， 对 600 ℃以内花岗岩 遇水冷却后的力学特性进行了认真细致的试验研 究，从而为高温岩体地热钻井施工中钻井及其围岩 系统稳定性数值模拟提供可靠的力学参数[15]。
EXPERIMENTAL RESEARCH ON MECHANICAL PROPERTIES OF WATER-COOLED GRANITE UNDER HIGH TEMPERATURES WITHIN 600 ℃
XI Baoping1 2，ZHAO Yangsheng1
， ，2
(1. College of Mining Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan，Shanxi 030024，China； 2. Institute of Mining Technology，Taiyuan University of Technology，Taiyuan，Shanxi 030024，China)
高温下砂岩动态力学特性研究_王鹏
兵
工
学
报
Vol． 34 No． 2 Feb． 2013
ACTA ARMAMENTARII
高温下砂岩动态力学特性研究
1 1， 2 1 1 王鹏 ，许金余 ，刘石 ，陈腾飞
（ 1. 空军工程大学 机场建筑工程系， 陕西 西安 710038 ； 2. 西北工业大学 力学与土木建筑学院，陕西 西安 710072 ）
204
兵
引言
工
学
报
第 34 卷
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其微观结构与高温状态下的岩石有 却后进行试验， 很大不同。单纯的研究温度作用和动态应力均难以 真切的反映高温下岩石的动态力学特性 。 为深入 研 究 高 温 作 用 下 岩 石 的 动 态 力 学 特 性， 本文选用砂岩为材料 ， 利用波形整形器改进后 的 Ф100 mm 分离式霍普金森压杆 （ SHPB ） 试验装 置 及其配套的管式加热炉对砂岩试件进行高温 （ 室温 25 ℃ ～ 1 000 ℃ ） 下的单轴动态 压 缩 试 验 ， 探讨了不同 温 度 等 级 下 砂 岩 峰 值 应 力 、 峰值应变 以及弹性模 量 的 变 化 规 律 ， 并对其微观机理进行 了讨论分析 。
Tab． 2
高温下砂岩动态压缩试验结果
Experimental results of sandstones under dynamic compression at high temperature
［8 ］
， 得到材料的动态应力 －应变关系
∫
（ 1）
式中： σ（ t） 为试件的应力函数； ε （ t ） 为试件的应变
第2 期
高温下砂岩动态力学特性研究
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岩石高温相变与物理力学性质变化
岩石高温相变与物理力学性质变化本文旨在探讨岩石在高温条件下相变及物理力学性质的变化。
简要介绍岩石高温相变和物理力学性质变化的概念及意义；阐述岩石高温相变的机理，包括温度、压力、化学反应等因素的影响；再次，介绍岩石高温相变后产生的矿物学性质和物理力学性质的变化；第四，详细介绍岩石高温相变的过程，包括温度变化、时间效应、相变过程的物理化学变化等；阐述岩石高温相变后物理力学性质的变化及其对工程应用的影响，并做出结论。
岩石高温相变是指岩石在高温条件下发生物理性质和化学性质的变化。
这些变化主要包括晶格结构、成分和内部自由能的变化。
岩石高温相变的机理十分复杂，其中包括温度、压力、化学反应等因素的共同作用。
温度是岩石高温相变的重要影响因素。
当温度升高时，岩石内部的原子振动加剧，导致晶格结构发生畸变，进而产生相变。
压力也能够显著影响岩石高温相变，高压力会导致岩石内部结构发生压缩，进而影响相变过程。
化学反应也是岩石高温相变的重要因素之一，例如在高温条件下，岩石内部的化学成分会发生迁移和反应，进而导致相变。
岩石高温相变后会产生显著的矿物学和物理力学性质的变化。
这些变化包括体积、密度、硬度、弹性模量等。
例如，在高温相变过程中，岩石内部的矿物成分和结构会发生改变，导致体积和密度的变化。
硬度和弹性模量也会在相变过程中发生显著变化。
这些变化将对岩石的工程应用产生显著影响。
岩石高温相变的过程包括温度变化、时间效应和相变过程的物理化学变化。
温度变化是岩石高温相变的前提条件。
在高温条件下，岩石内部的原子振动加剧，导致晶格结构发生畸变。
随着温度的持续升高，畸变程度加剧，最终导致相变。
时间效应是岩石高温相变的另一个重要因素。
在相变过程中，岩石内部的物理和化学变化需要一定的时间才能完成。
时间的长短取决于温度、压力等因素的共同作用。
在工程应用中，应充分考虑时间效应对岩石高温相变的影响。
相变过程的物理化学变化是岩石高温相变的核心。
在相变过程中，岩石内部的矿物成分、结构和化学性质会发生显著变化。
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花岗岩高温力学性能
国内外学者对岩石在常温、高温高压下的各种物理力学性能进行了研究。
Alm等考察了花岗岩受到不同温度热处理后的力学性质，并对花岗岩在温度作用下微破裂过程进行了讨论；张静华等对花岗岩弹性模量的温度效应和临界应力强度因子随温度的变化进行了研究；寇绍全等系统地研究了经过热处理的Stripa花岗岩的力学特性，得到了工程中需要的基本力学参数；林睦曾等研究了岩石的弹性模量随温度升高而变化的情况；Oda等研究了在温度作用下岩石的基本力学性质；Lau研究了较低围压下花岗岩的弹性模量、泊松比、抗压强度随温度的变化规律以及破坏准则；许锡昌等通过试验，初步研究了花岗岩在单轴压缩状态下主要力学参数随温度（20～600℃）的变化规律；朱合华等通过单轴压缩试验，对不同高温后熔结凝灰岩、花岗岩及流纹状凝灰角砾岩的力学性质进行了研究，分析比较3种岩石峰值应力、峰值应变及弹性模量随温度的变化规律，并研究了峰值应力与纵波波速、峰值应变与纵波波速的关系。
1.高温下花岗岩力学行为研究
张志镇在《花岗岩力学特性的温度效应试验研究研究》一文中以花岗岩（采自山东省兖州矿区济二井，主要成分为长石，以含钙钠长石为主，有部分钾长石，同时含有部分伊利石、辉石和少量其他矿物。
加工成直径为25mm，高为50mm的圆柱体）为研究对象，在进行实时高温作用下（常温～850℃）单轴压缩试验。
得到的应力－应变曲线亦大致经历4个阶段：压密阶段、线弹性阶段、弱化阶段和破坏阶段。
由图1可以看出，实时高温作用下花岗岩的应力-应变曲线形状几乎一致，非弹性变形过程相对较短，当应力达到峰值时，岩样迅速破裂，呈脆性破坏；温度升高，直线段的斜率降低，表明弹性模量随着温度的升高而降低；温度超过550℃以后，峰值明显减小，轴向应变呈现出增大的趋势，主要是因为岩样的脆性减弱而延性增强。
从热-力学的角度，当温度升高时，岩石晶体质点的热运动增强，质点间的结合力相对减弱，质点容易位移，故塑性增强而强度降低。
图1实时高温作用下花岗岩轴向应力-应变曲线单轴抗压强度的变化规律，从图2可以看出，花岗岩各温度段单轴抗压强度具有较大的离散性，这是由于岩石自身的结构差异所致。
实时高温作用下，强度呈逐渐降低的趋势，在800℃时峰值强度由常温时的191.90MPa降低至62.17MPa，降幅达到67.6%。
图2实时高温作用下花岗岩峰值强度与温度的关系弹性模量的变化规律，实时高温作用下花岗岩力学性质衰减得较快，弹性模量由常温时的38.37GPa降低至7.22GPa，降幅达81.2%。
而冷却后加载，在800℃时弹性模量没有明显下降，仍为25.12GPa，因为降温又恢复了花岗岩的脆性，只有当岩样中出现脆塑性转变后岩样力学性质才突然变化，这说明实时高温作用下岩样的力学性能劣化呈连续变化，而加温后降温其力学行为呈突变状态，与结构中相变密切相关。
图3实时高温作用下花岗岩弹性模量与温度的关系剪切滑移应变的变化规律，在应力-应变曲线峰值点后一般会出现一定的扰动，在应力变化不大但有下降趋势的情况下应变有一定增长，一般认为，这是岩石内部的薄弱面受到一定荷载作用后产生剪切滑移所致，把这部分应变称为剪切滑移应变，可用来表征材料的塑性特征。
得到两种情况下随温度的变化趋势如图4所示。
实时高温作用下在800 ℃之前，剪切滑移应变很小，且变化不明显，800℃以后逐渐增大，表现出显著的塑性。
图4实时高温作用下剪切滑移应变与温度的关系600℃之前，岩样破坏形式表现强烈的脆性破坏特征，超过800℃，应力-应变曲线趋于平缓，破坏形式具有塑性剪切破坏的特点。
随温度的升高，花岗岩由强烈脆性过渡到半延性，破坏形式也由强烈脆性拉裂转变成拉剪破坏。
实时高温情况下，在800℃之前，剪切滑移应变很小，且变化不明显，800℃以后逐渐增大；表明800℃为花岗岩相变点，发生脆塑性转变。
在实时高温加载作用下，单轴抗压强度和弹性模量随着温度升高而发生连续的衰减劣化。