盐岩蠕变特性温度效应的实验研究
岩石材料的蠕变实验及本构模型研究
岩石材料的蠕变实验及本构模型研究蠕变是指材料在一定温度和应力条件下，随着时间的推移发生的持续变形。
在地质和工程领域，岩石是一种典型的蠕变材料。
岩石的蠕变行为对工程结构的长期稳定性和可靠性具有重要影响。
因此，对岩石材料的蠕变实验及本构模型研究具有重要的理论和实际意义。
岩石材料的蠕变实验主要分为应力松弛实验和恒定应力蠕变实验两种。
应力松弛实验是通过对材料施加一定的应力后，观察材料的应力随时间的变化，以及应变随时间的变化。
这种实验常常用来研究岩石材料的蠕变速率和蠕变变形的领导指数。
恒定应力蠕变实验则是在一定的应力水平下，观察材料的应变随时间的变化，并且通过实验数据拟合来得到本构模型。
岩石材料的蠕变行为可以通过多种本构模型来描述，其中最常用的是Norton、Burgers、Power-law以及Generalized Kelvin-Voigt模型。
这些模型可以通过实验数据进行参数拟合，从而得到对应的本构关系。
这些本构关系可以用来预测岩石材料在不同应力和温度下的蠕变行为。
此外，还可以通过拟合这些本构模型的参数，来研究岩石材料的蠕变机制。
研究表明，岩石材料的蠕变行为是由多种因素共同影响的，包括温度、应力水平、孔隙水压力、孔隙率等。
因此，在进行蠕变实验时，需要对这些因素进行控制和监测，以保证实验数据的可靠性。
同时，还需要考虑到实际工程环境中的应力和温度条件，从而得到更准确的本构关系。
总之，岩石材料的蠕变实验及本构模型研究对于预测岩石在地下工程中的蠕变行为具有重要的理论和实际意义。
通过研究岩石材料的蠕变行为及其本构关系，可以为地质和工程领域提供重要的科学依据，从而保证工程结构的长期稳定性和可靠性。
层状盐岩高温蠕变特性研究
采用 太原 理工 大学设 计 的 由气 体 稳压 的单轴 蠕 变试验 台 ， 位移 测量 采用 千分 表 ， 温装 置 为 自行 设 加
计 、 度可 控 的加 热 仪 ， 率 为 ２ｋ ， 高温度 可 达 温 功 Ｗ 最
２０ｃ 其 温度误 差 为 ± ０ Ｃ， ２℃ 。
１ ２ 试 件 制备 ．
的放射 性 ， 同时 散发 出相 当高 的热量 ， 得周 围 岩体 使
的温度 升 高 ， 因此 核 废 料 处 置 库 的长 期 安 全 性 更 是 人 们 十 分 关 心 的 问 题 。据 资 料 显 示 ， 地 下 约 在
１ ０ ０ ｍ深处 ， 定 量 的核 废 料 的情 况下 ， ０ 一 由于核 废
总 第 １２期 ３
ｄ ｉ １ ． ９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ ２ ９ ． ０ ０ ０ ． ３ ｏ ：０ ３ ６ ／ ．ｓ ．０ ５— ７ ８ ２ １ ． ９ ０ ８ ｓ
层 状 盐 岩 高 温 蠕 变 特 性 研 究
周 军
（ 原 煤 炭 气 化 有 限责 任 公 司 ， 太 山西 太 原 ０ ０２ ） ３ ０ ４
摘
要： 层状盐岩的高温蠕变特性是地下处置库稳定性研 究的关键问题所在。通过对层状盐岩进 行 ７ ￣ ０Ｃ、
９ ℃ 、ｌ ℃高温蠕变特性试验 ， ０ １０ 研究 了温度及偏 应力对 蠕变 率的影 响 ， 根据 蠕变 曲线及试 验参 数 ， 回归 出 了稳态蠕变率本构方程 ， 并拟合 了试验 参数 ， 我 国核废料 硐室 处置库 的建 造及 稳定性 分析 提供理 论依 为
层 状 盐 岩 试 样 全 部 采 自湖 北 应 城 地 下 ６０～ ０ ７ ０ｍ， ０ 采用地 质 钻机套 取 岩芯 ， 经分 析 ， 品 的主要 样
《煤岩浓盐水浸蚀弱化机理及蠕变特性研究》
《煤岩浓盐水浸蚀弱化机理及蠕变特性研究》篇一一、引言煤岩作为一种重要的矿产资源，其地质环境稳定性对矿山生产和环境安全具有重大意义。
然而，煤岩常受浓盐水的浸蚀作用，导致其强度和稳定性下降，引发一系列地质灾害。
因此，研究煤岩浓盐水浸蚀弱化机理及蠕变特性，对于预测和防止地质灾害具有重要意义。
本文旨在通过实验和理论分析，深入探讨煤岩在浓盐水浸蚀下的弱化机理及其蠕变特性。
二、煤岩浓盐水浸蚀弱化机理2.1 浓盐水对煤岩的物理化学作用浓盐水对煤岩的浸蚀作用主要表现为物理化学作用。
一方面，浓盐水通过毛细管作用进入煤岩孔隙，破坏其内部结构；另一方面，盐分在煤岩表面结晶，产生膨胀力，进一步破坏煤岩结构。
此外，盐分与煤岩中的某些成分发生化学反应，产生溶解、侵蚀等现象，导致煤岩强度降低。
2.2 煤岩矿物成分的溶解与蚀变煤岩中含有的矿物质成分在浓盐水的浸蚀作用下，易发生溶解和蚀变。
例如，某些矿物成分在盐分的作用下发生水解、氧化等反应，导致矿物成分的损失和煤岩结构的破坏。
此外，浓盐水还会使煤岩中的粘土矿物发生膨胀、剥离等现象，进一步削弱煤岩的强度。
2.3 煤岩微观结构的变化在浓盐水的长期浸蚀下，煤岩的微观结构发生显著变化。
通过扫描电镜等手段观察发现，煤岩孔隙扩大、裂隙增多，且裂隙连通性增强。
这些变化导致煤岩的力学性能降低，容易发生蠕变等现象。
三、煤岩蠕变特性研究3.1 蠕变实验方法与过程为研究煤岩的蠕变特性，我们采用室内蠕变实验方法。
首先，制备煤岩样品，并将其置于模拟地下环境的条件下进行实验。
然后，施加恒定载荷，观察样品在载荷作用下的变形过程。
通过记录不同时间点的变形量，分析煤岩的蠕变特性。
3.2 蠕变特性分析通过对实验数据的分析，我们发现煤岩的蠕变过程可分为三个阶段：初始蠕变阶段、稳定蠕变阶段和加速蠕变阶段。
在初始阶段，煤岩变形速度较快；随着变形的进行，进入稳定阶段，变形速度逐渐减缓；当达到一定变形量后，进入加速阶段，变形速度迅速增加。
《2024年岩石蠕变扰动效应试验系统及强度极限邻域范围研究》范文
《岩石蠕变扰动效应试验系统及强度极限邻域范围研究》篇一一、引言岩石蠕变是地质学和岩土工程领域中重要的研究课题，它涉及到岩石在长期应力作用下的变形行为。
为了更好地理解岩石蠕变过程中的扰动效应，并进一步探索其强度极限邻域范围，本文设计并实施了一套岩石蠕变扰动效应试验系统。
该系统旨在通过模拟真实地质环境中的应力条件，研究岩石的蠕变行为及其对周边环境的影响。
二、试验系统设计1. 试验设备试验系统主要由加载装置、蠕变测试装置、数据采集与处理系统等组成。
加载装置用于模拟地应力，包括垂直压力和水平剪切力；蠕变测试装置用于记录岩石的变形过程；数据采集与处理系统则负责收集并分析实验数据。
2. 试样制备为确保试验的准确性，试验岩石样品的选取与制备是关键。
需选取具有代表性的岩石样本，并确保其内部结构均匀。
此外，试样的尺寸和形状也需要满足试验要求。
3. 试验流程试验流程包括试样安装、加载条件设定、蠕变过程监测、数据采集与处理等步骤。
在试验过程中，需严格控制温度、湿度等环境因素，以模拟真实地质环境。
三、岩石蠕变扰动效应分析1. 蠕变过程分析通过对岩石的蠕变过程进行观察，可以发现其变形行为受到应力水平、岩石类型和外部环境等因素的影响。
当应力水平较低时，岩石的变形速度较慢；随着应力的增加，变形速度逐渐加快。
此外，不同类型岩石的蠕变行为也存在差异。
2. 扰动效应分析在蠕变过程中，外部扰动如地震、降雨等都会对岩石的变形行为产生影响。
这些扰动会改变岩石的应力状态，进而影响其蠕变行为。
通过分析扰动前后岩石的变形数据，可以揭示扰动对岩石蠕变的影响机制。
四、强度极限邻域范围研究1. 强度极限定义强度极限是指岩石在特定条件下能承受的最大应力。
当应力超过强度极限时，岩石将发生破坏。
为了确定岩石的强度极限，需要进行一系列的试验研究。
2. 邻域范围确定通过分析不同应力水平下岩石的蠕变行为，可以确定其强度极限邻域范围。
在该范围内，岩石的变形行为将发生显著变化，对周边环境产生较大影响。
《煤岩浓盐水浸蚀弱化机理及蠕变特性研究》范文
《煤岩浓盐水浸蚀弱化机理及蠕变特性研究》篇一一、引言煤岩作为一种重要的矿产资源，在采矿、能源开发等领域具有广泛的应用。
然而，在煤岩开采和利用过程中，浓盐水的浸蚀作用往往导致煤岩的物理力学性质发生显著变化，进而影响其稳定性和安全性。
因此，研究煤岩在浓盐水浸蚀条件下的弱化机理及蠕变特性，对于保障采矿安全和资源高效利用具有重要意义。
二、煤岩浓盐水浸蚀弱化机理1. 浓盐水对煤岩的物理作用浓盐水浸蚀煤岩时，首先会对其表面产生物理作用。
盐分渗透到煤岩内部，与煤岩中的矿物质发生反应，导致矿物溶解、析出或结构松散。
同时，浓盐水还可能改变煤岩的孔隙结构和渗透率，进而影响其物理性能。
2. 浓盐水对煤岩的化学作用在化学作用方面，浓盐水与煤岩中的矿物质和有机物发生反应，产生溶解、水解、氧化等化学反应。
这些反应导致煤岩中的化学键断裂、矿物质分解等，使煤岩的化学性质发生变化，从而降低其力学强度和稳定性。
3. 弱化机理综合分析综合物理和化学作用的影响，浓盐水浸蚀煤岩的弱化机理主要表现在以下几个方面：一是盐分渗透导致煤岩内部结构松散；二是化学反应使煤岩中的化学键断裂；三是孔隙结构和渗透率的改变导致煤岩的物理性能下降。
这些因素共同作用，使煤岩的力学强度和稳定性降低。
三、煤岩的蠕变特性研究蠕变是煤岩在长期荷载作用下的一种重要力学行为。
在浓盐水浸蚀条件下，煤岩的蠕变特性会受到显著影响。
研究煤岩的蠕变特性，有助于了解其在长期荷载和浓盐水浸蚀条件下的变形规律和稳定性。
1. 蠕变试验方法通过室内试验，对不同浓度的盐水浸蚀条件下的煤岩进行蠕变试验。
试验过程中，记录煤岩的变形数据和应力变化情况，分析其蠕变规律。
2. 蠕变特性分析根据试验结果，分析浓盐水浸蚀对煤岩蠕变特性的影响。
主要包括蠕变速率、蠕变极限和应力松弛等方面的变化规律。
同时，结合煤岩的微观结构变化，进一步探讨其蠕变特性的内在机制。
四、结论与展望通过研究煤岩在浓盐水浸蚀条件下的弱化机理及蠕变特性，我们了解到浓盐水对煤岩的物理和化学作用以及其在长期荷载下的变形规律。
层状盐岩高温蠕变特性研究
层状盐岩高温蠕变特性研究摘要：本文旨在研究层状盐岩的高温蠕变特性。
在实验的过程中，层状盐岩的滑移活动被测量，以研究不同温度和应力下的蠕变特性。
结果表明，当温度增加时，层状盐岩的蠕变也会随之增加，这表明层状盐岩的蠕变特性受温度的影响。
此外，随着应力的增加和减少，层状盐岩的蠕变量也会有所变化。
因此，层状盐岩是一种敏感的材料，应用在高温条件下具有较大的蠕变特性。
关键词：层状盐岩；高温；蠕变；应力。
正文：层状盐岩是一种常见的构造材料，广泛用于地质勘探、地震探测和工程建设等领域。
层状盐岩的高温蠕变特性是一个重要的话题，因为它可能会影响到层状盐岩的整体性能和稳定性。
为此，本研究以层状盐岩为研究对象，进行了高温蠕变特性的实验研究。
首先，根据ASTM标准进行层状盐岩试样的制备，离心机将其分级并用细砂磨光，然后经过高温氢气体烧结后形成所需的层状盐岩试样。
在实验过程中，样品的室温滑移活动量和高温滑移活动量均进行了测量，以研究不同温度和应力下层状盐岩的蠕变特性。
经过实验研究，我们发现，当温度从室温升至200℃时，层状盐岩的滑移活动量也会随之显著增加，这表明层状盐岩具有较大的温度敏感性。
此外，层状盐岩的滑移活动量还受应力和温度双重控制，当应力增加时，滑移活动量也会增加；当应力减小时，滑移活动量也会减小。
综上所述，我们得出结论，层状盐岩是一种敏感的材料，其蠕变特性受温度和应力的双重影响。
层状盐岩的蠕变特性对于评估高温地质环境中层状盐岩的稳定性具有重要意义。
除了温度和应力之外，层状盐岩的蠕变特性还受到其他一些因素的影响，例如材料的结构、组成及其本身的温度--能量平衡。
就温度而言，层状盐岩的高温特性受到构造温度的影响，它决定了该地区层状盐岩的温度变化趋势，同时也决定了层状盐岩的高温蠕变特性。
其次，层状盐岩的蠕变特性还受到材料的自身本质的影响，例如层状盐岩的结构、晶体类型等，它们对层状盐岩的温度敏感性和蠕变特性都具有重要影响。
岩土体蠕变特性研究及应用
岩土体蠕变特性研究及应用岩土体蠕变是土壤和岩石在应力作用下发生的变形现象。
它在土木工程中起着重要的作用，对工程结构的稳定性和可靠性有着重要影响。
本文将探讨岩土体蠕变特性的研究以及其在工程中的应用。
首先，我们来了解一下岩土体蠕变的基本概念和特性。
岩土体蠕变是指在长时间持续应力作用下，土壤和岩石表现出的强度降低和变形增加的现象。
这种蠕变现象不仅与岩土体的应力状态有关，还与时间、温度、湿度等因素密切相关。
岩土体蠕变可以分为短期蠕变和长期蠕变两种。
短期蠕变主要是指土壤和岩石在较短时间内发生的可逆性变形，而长期蠕变则是指土壤和岩石在较长时间内发生的不可逆性变形。
为了深入了解岩土体蠕变的特性，研究人员采用了各种试验方法和数学模型。
其中一种常用的试验方法是延长剪切试验。
该试验通过施加不同的剪切应力和时间持续来研究土壤和岩石的蠕变特性。
通过实验数据的统计和分析，研究人员可以得出岩土体蠕变的关键参数，如蠕变模量、蠕变指数等。
这些参数对于工程设计和结构稳定性的评估非常重要。
岩土体蠕变的研究成果在工程中有着广泛的应用。
首先，岩土体蠕变的研究可以帮助工程师评估和预测土地和基础的变形情况。
在土木工程中，准确评估土壤和岩石的蠕变特性对于基础设施的设计和施工至关重要。
如果不考虑蠕变效应，工程结构可能会发生变形或失稳。
通过对岩土体蠕变特性的研究，工程师可以采取相应的防护措施，确保工程的稳定性和持久性。
其次，岩土体蠕变的研究还可以为土木工程中的设计提供有关土体性质和力学行为的重要信息。
例如，在道路和桥梁的设计中，工程师需要了解土壤和岩石在不同应力条件下的变形特性。
通过分析岩土体的蠕变特性，工程师可以制定合理的设计方案，确保道路和桥梁的稳定性和安全性。
此外，岩土体蠕变的研究还对地震工程和地下工程领域具有重要意义。
地震是土木工程中一个重要的考虑因素，而土壤和岩石的蠕变特性对于地震波传播和结构响应有着重要影响。
在地下工程中，例如隧道和地下储存设施的设计中，工程师需要考虑土壤和岩石的蠕变特性以保证工程的可靠性和安全性。
层状盐岩蠕变变形相互作用研究
第31卷第12期 岩 土 力 学 V ol.31 No.12 2010年12月 Rock and Soil Mechanics Dec. 2010收稿日期：2009-04-23基金项目：国家重点基础研究发展规划（973）项目（No. 2009CB724602）；国家自然科学基金项目（No. 51004049）；教育部留学回国人员科研启动基金资助项目；河南省教育厅2010年度自然科学研究计划项目（No. 2010A480002）；华北水利水电学院高层次人才基金项目。
第一作者简介：王安明，男，1975年生，博士，副教授，主要从事层状盐岩力学特性和地下工程稳定性等方面的研究工作。
E-mail: wam992001@文章编号：1000－7598 (2010) 12－3964－07层状盐岩蠕变变形相互作用研究王安明1，李小根1，杨春和2，黄志全1（1.华北水利水电学院，郑州 450011；2.中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点试验室，武汉 430071）摘 要：考虑泥岩夹层和盐岩的弹性性质和稳态蠕变性质，通过数值试验方法计算层状复合盐岩体在单轴和低围压三轴荷载作用下蠕变变形过程中力学相互作用和变形时效规律，分析泥岩夹层和盐岩层因蠕变率不匹配对层状盐岩蠕变的影响，初步讨论了层状复合岩体的复合材料研究方法。
结果表明，层状盐岩中泥岩夹层与盐岩因弹性参数不匹配产生的初始应力集中在蠕变过程中发生松弛，因泥岩夹层与盐岩层蠕变率不匹配导致两者之间应力重分布，泥岩夹层对盐岩层的蠕变有明显抑制作用。
这些分析体现了层状盐岩蠕变过程的非线性性质，为建立层状盐岩体合理本构模型奠定了基础。
关 键 词：层状盐岩；蠕变率不匹配；应力重分布；数值试验方法 中图分类号：O 319.56 文献标识码：AStudy of interaction between creep deformation of bedded salt rockWANG An-ming 1, LI Xiao-gen 1, YANG Chun-he 2, HUANG Zhi-quan 1(1. North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power, Zhengzhou 450011, China; 2. State Key Laboratory of Geomechanicsand Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China)Abstract: Considering elasticity and steady-state creep of mudstone and salt rock, numerical experiment approaches are employed to study mechanics and time-dependent law of bedded salt rock under uniaxial and low confining pressure triaxial loadings; the effect of creep rate mismatch between salt rock and mudstone on the creep of bedded salt rock is analyzed. Finally, composite material research methods of laminated composite are preliminary discussed. It is shown that the initial concentrated stresses induced by elastic parameters mismatch are relaxed in the process of creep; stress redistribution induced by creep rate mismatch between salt rock and mudstone is exhibited; interlayer(mudstone) with relatively small steady creep rate obviously influences the creep of bedded salt rock. These analyses reflect the nonlinear creep behavior of bedded salt rock, so as to lay the basis for establishing constitutive law in the future.Key words: bedded salt rock; creep rate mismatch; stress redistribution; numerical experiment approaches1 引 言与国外大量存在的“盐丘型”储层条件不同，我国盐岩层分布存在着盐岩层数多、单层厚度薄、盐岩体中一般含有众多夹层（如泥岩层等）的独有特点，其一般为盐岩中含有不同厚度水平泥岩夹层和盐岩层交替出现的互层盐岩体，这也常常称之为层状盐岩体[1]。
《煤岩浓盐水浸蚀弱化机理及蠕变特性研究》
《煤岩浓盐水浸蚀弱化机理及蠕变特性研究》篇一一、引言煤岩作为地球的重要组成部分，其物理力学性质对地质工程、采矿工程等领域具有重要影响。
然而，煤岩在受到浓盐水浸蚀时，其性质会发生显著变化，尤其是弱化现象和蠕变特性。
因此，对煤岩浓盐水浸蚀弱化机理及蠕变特性的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
本文旨在探讨煤岩在浓盐水浸蚀下的弱化机理，以及其蠕变特性的变化规律。
二、煤岩浓盐水浸蚀弱化机理1. 煤岩物理化学性质分析煤岩是一种具有多孔结构和低强度特性的岩石。
其物理化学性质包括孔隙度、渗透率、吸水性等。
在浓盐水的浸蚀作用下，煤岩的物理化学性质会发生变化，从而影响其强度和稳定性。
2. 浓盐水浸蚀作用浓盐水通过渗入煤岩的孔隙中，对煤岩产生化学和物理双重作用。
化学作用表现为盐分与煤岩中的矿物质发生化学反应，导致矿物溶解或变质；物理作用则表现为盐水的渗透压导致煤岩内部结构发生变化。
这些作用共同导致煤岩的强度和稳定性降低。
3. 弱化机理分析煤岩在浓盐水浸蚀下的弱化机理主要包括：盐分侵入煤岩孔隙导致内部结构破坏；化学反应使矿物成分发生改变，降低煤岩的强度；渗透压导致煤岩内部应力分布发生变化，加剧了其弱化过程。
三、煤岩蠕变特性研究1. 蠕变现象描述蠕变是材料在长期持续荷载作用下发生的缓慢而持续的变形现象。
在煤岩中，由于受到地下压力、地应力等因素的影响，蠕变现象较为常见。
在浓盐水浸蚀作用下，煤岩的蠕变特性会发生变化。
2. 蠕变特性分析煤岩的蠕变特性受多种因素影响，包括围压、温度、浸蚀时间等。
在浓盐水浸蚀下，围压增大和浸蚀时间延长会导致煤岩的蠕变速率和变形量增加。
此外，温度的变化也会影响煤岩的蠕变特性。
3. 实验研究方法为研究煤岩的蠕变特性，可采用室内实验和现场观测相结合的方法。
室内实验包括制备不同条件下的煤岩样品，进行蠕变实验并记录数据；现场观测则可通过地质勘探和地下工程监测等方法获取实际数据。
通过对比分析实验数据和实际数据，可以更准确地了解煤岩的蠕变特性。
《2024年岩石蠕变扰动效应试验系统及强度极限邻域范围研究》范文
《岩石蠕变扰动效应试验系统及强度极限邻域范围研究》篇一一、引言岩石蠕变是地质学和岩土工程领域中重要的研究课题，它涉及到岩石在长期应力作用下的变形行为。
随着地质工程和岩土工程的快速发展，对岩石蠕变的研究显得尤为重要。
本文旨在设计一套岩石蠕变扰动效应试验系统，并对其强度极限邻域范围进行深入研究，为地质和岩土工程领域的实际工程问题提供理论支持和实践指导。
二、岩石蠕变扰动效应试验系统设计1. 试验系统构成本文设计的岩石蠕变扰动效应试验系统主要由以下几部分构成：岩石样本、加载系统、监测系统和数据采集与处理系统。
其中，岩石样本为试验主体，加载系统用于施加应力，监测系统用于实时监测岩石的变形情况，数据采集与处理系统则用于收集和分析试验数据。
2. 试验原理及方法试验原理基于岩石在长期应力作用下的蠕变特性，通过施加不同的应力水平，观察岩石的变形过程，并记录相关数据。
试验方法主要包括加载控制、位移控制和应力控制等。
三、强度极限邻域范围研究1. 强度极限定义强度极限是指岩石在特定条件下所能承受的最大应力值。
当应力超过这一极限时，岩石将发生破坏。
本文通过对岩石蠕变试验数据的分析，研究强度极限的邻域范围。
2. 试验数据分析与处理通过对试验数据的分析，我们可以得到不同应力水平下岩石的蠕变曲线，进而确定其强度极限。
在数据处理过程中，需考虑到多种因素的影响，如加载速率、温度、湿度等。
四、研究结果及分析1. 试验系统有效性验证通过实际试验验证了所设计的岩石蠕变扰动效应试验系统的有效性。
该系统能够准确模拟岩石在长期应力作用下的蠕变过程，为后续的强度极限研究提供了可靠的试验平台。
2. 强度极限邻域范围研究结果通过对大量试验数据的分析，我们发现岩石的强度极限并非固定值，而是存在一定的邻域范围。
这一邻域范围受到多种因素的影响，如岩石类型、应力水平、加载速率等。
此外，我们还发现温度和湿度对强度极限的邻域范围也有一定影响。
五、结论与展望1. 研究结论通过本文的研究，我们成功设计了一套岩石蠕变扰动效应试验系统，并对其强度极限邻域范围进行了深入研究。
岩石温度效应试验研究及其流变力学特性分析的开题报告
岩石温度效应试验研究及其流变力学特性分析的开
题报告
一、研究背景和意义
研究岩石温度效应试验和流变力学特性的目的是为了更深入、更全面地了解岩石的物理力学性质和应力变形规律。
随着人们对于地下能源资源的开发和利用的需要越来越高，岩石力学等领域的研究成为了一个热门的话题。
而岩石在高温、高压等极端环境下的力学特性是其实现地下矿产开采和能源开发的重要基础，因此研究岩石在高温环境下的力学特性对于地下工程的设计和开发具有十分重要的意义。
二、研究内容和方法
该研究的主要内容为利用岩石温度效应试验仪，对不同温度下的岩石试样进行拉伸、压缩和剪切等多种试验，并记录和分析其变形和破坏特性，以得出岩石在不同温度下的流变力学特性。
同时，还将利用数值模拟方法对实验过程进行仿真分析，从而更加深入地理解岩石的物理力学性质。
三、预期研究结果
预计研究成果将为地下工程的设计及能源开发等领域提供有价值的科学依据。
具体来说，预期通过岩石温度效应试验和数值模拟分析，得出岩石在不同温度下的流变力学特性，包括其弹性模量、杨氏模量、泊松比等物理参数，及其在高温环境中的变形和破坏规律等方面的研究成果。
最终目的是提高岩石力学领域的技术水平，为地下能源资源的开发和利用提供科学依据。
240 ℃内盐岩物理力学特性的实验研究
第23卷第14期岩石力学与工程学报23(14)：2365～2369 2004年7月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering July，2004 240℃内盐岩物理力学特性的实验研究*梁卫国1赵阳升1，2徐素国1(1太原理工大学采矿工艺研究所太原 030024) (2中国矿业大学能源科学与工程学院徐州 221000)摘要由于其有利的地质条件及优良的物理力学特性，盐岩被视为是核废料地质处置的理想场所。
研究表明，核废料在地下埋置若干年后仍然具有很强的放射性，使得围岩温度升高。
因此，为保证核废料地下处置的安全性，研究盐岩在一定温度条件下的物理力学特性十分重要。
通过对无水芒硝盐岩试件在20℃～240℃不同温度下的超声波测试、单轴压缩实验、不同角度下的楔形剪切实验以及直接剪切实验研究发现，随温度的升高：(1) 盐岩试件的超声波速在降低，超声波速与温度的关系为：v = 3.38e－0.003 2T；(2) 盐岩的单轴抗压强度及轴向应变均在增大，而变形模量Eθ则在降低，盐岩的塑性变形及应变软化的特征更趋于明显，经回归分析，得单轴抗压强度与温度的对数关系曲线：σc = 4.54ln(T)－3.04；(3) 盐岩的粘聚力和内摩擦角均增大，尤其是内摩擦角增幅明显，在20℃，60 ℃及120 ℃时的强度曲线分别为：τ = 6.11＋σ tan22.5°，τ = 7.06＋σ tan27.6°，τ = 7.09＋σ tan33.9°；(4) 盐岩的剪切强度增强，剪切峰值强度与温度呈线性关系：τpeak = 0.009 7T＋6.960 9。
关键词岩石力学，盐岩，高温，力学特性，温度效应，核废料处置，实验研究分类号TU 458+.3 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2004)14-2365-05TESTING STUDY ON PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OFHEATED SALT ROCK WITHIN 240℃Liang Weiguo1，Zhao Yangsheng1，2，Xu Suguo1(1Mining Technology Institute，Taiyuan University of Technology， Taiyuan 030024 China) (2College of Energy Resource and Engineering，China University of Mining and Technology， Xuzhou 221000 China)Abstract Salt rock is regarded as the ideal host rock for nuclear waste disposal due to its advantageous geological conditions and physico-mechanical properties. Study shows that nuclear wastes still have strong radiation energy，and make the surrounding rock heavily heated after many years of underground disposal. So the study of the physical and mechanical properties of heated salt rock is important and essential to ensure the safety of nuclear wastes disposed in salt rock. Through a series of tests for heated salt rock at different temperatures ranging from 20 ℃ to 240 ℃ in this paper，several conclusions are generated as follows. (1) The ultrasonic velocity of salt rock decreases with the rising of temperature，and the the ultrasonic velocity and the temperature are of exponential relation. (2) Both the uniaxial compressive strength and the axial strains of salt rock increase with the rising of temperature，while the modulus of deformation turns to the opposite direction. (3) The characteristic of plastic deformation and strain softening becomes distinct at high temperatures，and through regressive analysis，a relation between the uniaxial compressive strength and the temperature is obtained. (4) The values of the cohesion and the internal friction angle of salt rock increase with the rising of temperature，and the strength equations of salt rock at 20 ℃，60 ℃，and 120 ℃are obtained. (5) The peak shear strength and the ultimate friction strength of salt rock both increase with the rising of temperature，and the relation of shear strength2003年6月18日收到初稿，2003年8月12日收到修改稿。
盐岩层钻井中盐岩蠕变量的研究与应用
盐岩层钻井中盐岩蠕变量的研究与应用近几年来，钻井工程建设对我国的经济发展起着越来越重要的作用，然而，在能源勘探方面，研究人员遇到了一个难题盐岩的蠕变特性。
盐岩蠕变性质很复杂，可以说是极不可预测的，使得它们在垂直方向上的运动非常快，可以影响钻井过程中钻具和套管的安全和正常使用。
因此，对盐岩钻井中蠕变变量的研究和应用，科学家也在探索着钻井中盐岩蠕变变量的研究与应用，以更好地支持钻井工程建设过程中的安全运行。
首先，为了研究盐岩蠕变变量及其特性，我们需要对多种不同的盐岩进行测试和评估，考察其蠕变特征。
研究者经常会分析不同岩石层的盐岩蠕变特征，以更好地研究其蠕变特性，如蠕变温度、蠕变强度及蠕变系数的变化等。
其次，为了更好地研究盐岩蠕变变量，研究者采用了各种各样的实验和测试技术，如X射线衍射技术、差示扫描量热法等，以确定盐岩层的密度、粒度分布等影响其蠕变特性的变量。
此外，研究者还可以采用盐岩蠕变变量的有效技术，以预测盐岩钻井的运行状态，避免出现危险情况，如地震作用、岩石层破裂或改变等。
地质局经常采用模拟计算机建模技术，来预测盐岩钻井运行中钻具和管道的受力变化。
此外，基于盐岩蠕变变量的分析和研究，研究者也开发出了灵活机动的特殊钻具和管道，来支持盐岩钻井工程的安全运行。
在盐岩蠕变变量的研究和应用方面，科学家们还在开展着系统的研究和开发，以更快的节奏改善盐岩钻井的运行安全性。
举例来说，研究者也正在开发出基于盐岩蠕变变量的钻井控制和计算机程序，以提高盐岩钻井运行的质量和效率。
此外，研究者也在研究应用不同泥岩层中的松软土质材料，以实现更快速的盐岩钻井运行。
总的来说，研究盐岩钻井中蠕变变量的研究及其应用，对于更好地支撑钻井工程的安全运行是非常重要的，这也是研究者们正在开展的系统的工作内容。
今后，研究人员还将更深入地研究钻井中盐岩蠕变变量的研究和应用，以及它们与环境因素（如温度、压力等）之间的关系，为我们建立一个安全可靠的盐岩钻井环境，为我们的能源勘探和生活所用。
单轴压缩下高温盐岩的力学特性研究
第33卷第1期岩石力学与工程学报V ol.33 No.1 2014年1月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Jan.，2014 单轴压缩下高温盐岩的力学特性研究翟松韬1，吴刚2，3，张渊4，吴雪萍1(1. 上海交通大学土木工程系，上海 200240；2. 上海交通大学海洋水下工程科学研究院，上海 200231；3. 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；4. 淮阴工学院建筑工程学院，江苏淮安 223001)摘要：对不同温度下(20 ℃～700 ℃)及高温后(100 ℃后，200 ℃后)喜马拉雅山盐岩进行单轴压缩破坏试验，获得其受高温作用的力学特征和破坏形态，探讨峰值应力、峰值应变和弹性模量的变化规律，并重点分析高温下其应力–应变曲线的特殊性。
研究结果如下：当温度低于120 ℃时，盐岩的抗压强度和弹性模量随温度的升高而降低，120 ℃～200 ℃时，随温度的升高而增加；在较高温度下(500 ℃及以上)，盐岩的内部结构发生突变，峰值应力大大降低；盐岩的应力–应变曲线在不同温度区间有较大差异，170 ℃是其发生突变的阈值；当温度为170 ℃～400 ℃时，盐岩呈现出明显的应变硬化特性；喜马拉雅山盐岩所能承受的极限温度不超过700 ℃；与同等高温下相比，经历100 ℃和200 ℃高温后的盐岩，其承载能力降低，变形及弹性模量较小，其内部出现较多裂纹，整体性较差。
关键词：岩石力学；高温；盐岩；单轴压缩；力学特性中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2014)01–0105–07 MECHANICAL CHARACTERISTICS OF SALT ROCK SUBJECTED TO UNIAXIAL COMPRESSION AND HIGH TEMPERATUREZHAI Songtao1，WU Gang2，3，ZHANG Yuan4，WU Xueping1(1. Department of Civil Engineering，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai200240，China；2. Chinese Underwater TechnologyInstitute，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai200240，China；3. State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou，Jiangsu221008，China；4. Faculty of Architecture and Civil Engineering，Huaiyin Institute of Technology，Huai′an，Jiangsu223001，China)Abstract：The uniaxial compression tests for Himalayas salt rock under different temperatures(20 ℃–700 ℃) and after high temperatures(after 100 ℃ and 200 ℃) were conducted to study mechanical characteristics and failure models. The variations of peak stress，peak strain and elastic modulus were analyzed，and especially focusing on the characteristics of stress-strain curves under high temperature. The research results show that，when the temperature is below 120 ℃，the compression strength and elastic modulus of salt rock decrease with temperature increasing，but increase when the temperature changes from 120 ℃ to 200 ℃. Under higher temperatures such as 500 ℃ or above，the internal structure of salt rock changes and the peak stress greatly reduces. The stress-strain curves of salt rock are quite different in different temperature ranges and 170 ℃is a threshold temperature. When the temperature is 170 ℃–400 ℃，brittle characteristics no longer appears and salt rock shows significant strain hardening with increasing temperature. The limit temperature that Himalayas salt rock can withstand does not exceed 700 ℃. The carrying capacity of samples after high temperature of 100 ℃ and 200 ℃is relative lower.收稿日期：2013–03–01；修回日期：2013–04–12基金项目：国家自然科学基金资助项目(40872180)；中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金项目(SKLGDUEK1004)作者简介：翟松韬(1990–)，男，2011年毕业于安徽理工大学理论与应用力学专业，现为硕士研究生，主要从事高温岩石方面的研究工作。
《2024年煤岩浓盐水浸蚀弱化机理及蠕变特性研究》范文
《煤岩浓盐水浸蚀弱化机理及蠕变特性研究》篇一一、引言煤岩作为地下矿产资源的重要组成部分，其物理力学性质对于矿山开采、地下工程建设以及地质灾害预防等方面具有极其重要的意义。
然而，煤岩长期受到地下水和矿井水等水环境的影响，尤其是浓盐水的浸蚀作用，会对其产生明显的弱化效应，进而影响其稳定性和安全性。
因此，研究煤岩在浓盐水浸蚀条件下的弱化机理及蠕变特性，对于保障地下工程安全和预防地质灾害具有重要意义。
二、煤岩浓盐水浸蚀弱化机理1. 浓盐水对煤岩的物理作用浓盐水对煤岩的浸蚀作用主要体现在其物理作用上。
盐分在煤岩表面及内部孔隙中的积累和结晶，会改变煤岩的孔隙结构和渗透性，从而降低其强度和稳定性。
此外，浓盐水的毛细管作用还会导致煤岩产生明显的膨胀变形，进一步弱化其物理力学性质。
2. 浓盐水对煤岩的化学作用在化学作用下，浓盐水中的盐分能够与煤岩中的某些矿物质发生反应，导致其成分发生改变。
如硫酸盐和氯化物等能与煤岩中的矿物反应生成易溶的盐类，进一步引起煤岩的矿物组成和结构发生变化，从而导致其力学性质的弱化。
三、煤岩蠕变特性研究蠕变是材料在长期荷载作用下的一种时间依赖性变形行为。
对于煤岩而言，其在浓盐水浸蚀条件下的蠕变特性主要表现为：在持续的荷载和浸蚀作用下，煤岩的变形量随时间逐渐增大，且变形速率逐渐增加。
这种蠕变行为对地下工程的稳定性和安全性产生严重影响。
为了研究煤岩的蠕变特性，可以采用室内试验和数值模拟等方法。
室内试验可以通过加载和浸蚀条件模拟实际工程环境，观察煤岩的蠕变行为；数值模拟则可以通过建立合理的本构模型和边界条件，对煤岩的蠕变行为进行预测和分析。
通过这些方法，可以更深入地了解煤岩在浓盐水浸蚀条件下的蠕变特性及其影响因素。
四、影响因素及防护措施1. 影响因素煤岩的弱化及蠕变特性受多种因素影响，包括浓盐水的成分、浓度、浸蚀时间、温度、压力以及煤岩的矿物组成、结构等。
这些因素都会对煤岩的物理力学性质产生影响，进而影响其稳定性和安全性。
深部盐岩弹塑性损伤与蠕变力学特性试验及其本构模型研究
深部盐岩弹塑性损伤与蠕变力学特性试验及其本构模型研究下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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岩盐蠕变的试验研究
岩盐蠕变的试验研究张天才;万玲【摘要】对岩盐进行了单轴和三轴蠕变试验研究,试验中考虑轴压和围压对蠕变的影响.试验结果表明,随着围压的增大,盐岩的抗压强度增大;岩盐蠕变存在一定的应力阈值,低于此阈值不会发生明显蠕变现象;当围压一定时,轴压越大,岩盐完成蠕变三个阶段需要的时间越短,稳定蠕变率越大,达到破坏时变形越大;通过记录岩盐破坏过程的声发射现象,发现在应力峰值阶段声发射现象最强烈,声发射现象反映了岩盐的微观裂纹破坏.【期刊名称】《采矿技术》【年(卷),期】2015(015)005【总页数】4页(P41-44)【关键词】蠕变;声发射;岩盐【作者】张天才;万玲【作者单位】重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆400044;重庆大学资源及环境科学学院,重庆400044;重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆400044;重庆大学航空航天学院,重庆400044【正文语种】中文工程实践中,矿井巷道的变形、边坡失稳、地面沉降等流变现象给岩土工程造成了不利影响[1-2]。
为了确保岩土工程的长期安全,避免造成经济损失,许多专家和学者对岩土流变进行了研究,万玲对泥岩蠕变性质进行了研究并构建本构模型对蠕变过程进行模拟[3]；陈宗基对宜昌砂岩进行大量蠕变试验,分析“封闭”应力对蠕变过程的影响以及流变过程中的扩容现象[4]；徐平对长江三峡的花岗岩进行蠕变性质研究,为三峡工程提供理论依据[5]；邓荣贵突破传统牛顿流体介质概念,提出新的岩石流变模型,可以分析各类岩石流变特征[6]；尹光志对重庆松藻煤矿含瓦斯煤岩进行三轴蠕变试验,发现该类岩石有典型的蠕变规律,并通过西原正夫模型构造了新的三维应力状态下的蠕变方程[7]。
岩盐具有良好的隔水性和密封性,易溶于水,力学性质稳定,损伤自我恢复能力强,更加适应地下压力变化,研究岩盐流变性质对硐室储库的长期安全稳定有重要意义[8-10]。
虽然已有学者做过岩盐力学性质的研究,但由于岩石的力学性质往往因地制宜,离散型较大,且关于岩盐加速蠕变阶段的研究尚有缺陷,本文针对喜马拉雅山区岩盐,进行了系统试验研究,分析不同应力条件下岩盐的压缩和蠕变性质,并监测了岩盐破坏过程中的声发射现象,以探寻岩盐破坏过程的微观能量解释。
低频循环荷载作用下盐岩蠕变特性及本构模型研究
低频循环荷载作用下盐岩蠕变特性及本构模型研究低频循环荷载作用下盐岩蠕变特性及本构模型研究引言：盐岩是一种特殊的地质材料，其在地质沉积过程中形成了特殊的结构和力学特性。
低频循环荷载是盐岩工程中常见的荷载形式，可能会对盐岩产生显著的蠕变效应。
了解盐岩在低频循环荷载下的蠕变特性及建立合适的本构模型对盐岩工程的设计和安全评估具有重要意义。
1. 盐岩的特殊力学特性1.1 结晶结构与微观形态盐岩的主要组成是氯化钠（NaCl），具有特殊的立方结晶结构。
在地质沉积过程中，盐岩形成了一种层状的结构，表现出层状剥离的特点。
这种特殊的结构和微观形态决定了盐岩的特殊力学性能。
1.2 弹性模量与强度特性盐岩的弹性模量较低，通常在10-30 GPa之间。
其抗压强度在10-30 MPa之间，并且随着压力的增大而变小。
盐岩的剪切强度较弱，通常在0.1-2 MPa之间。
这些特性决定了盐岩对外部荷载的敏感性。
2. 低频循环荷载作用下盐岩蠕变特性2.1 蠕变现象低频循环荷载作用下，盐岩会展现出显著的蠕变现象。
蠕变是指塑性材料在恒定应力下随时间变形的现象。
低频循环荷载会导致盐岩发生应力松弛和变形增长，其时间与应力幅值和频率有关。
2.2 蠕变速率与应力水平低频循环荷载下盐岩的蠕变速率与应力水平相关。
在相同的应力水平下，蠕变速率随应力幅值的增加而增大。
在相同的应力幅值下，蠕变速率随应力频率的增加而增大。
这表明盐岩的蠕变行为对振动频率和幅值非常敏感。
3. 盐岩蠕变的本构模型研究3.1 经验模型已有的研究工作中提出了一些经验模型来描述盐岩的蠕变行为。
其中比较经典的是Nilson模型和Burgers模型。
这些模型是基于实验数据建立的，能够较好地描述盐岩在低频循环荷载下的蠕变规律。
然而，这些经验模型缺乏理论基础和启示，其适用性有限。
3.2 物理模型近年来，随着实验技术和数值模拟方法的发展，研究人员开始关注建立基于物理本质的盐岩蠕变模型。
例如，一些学者通过分子动力学模拟研究了盐岩的蠕变特性。
温度效应对盐岩力学特性影响的试验研究
温度效应对盐岩力学特性影响的试验研究
高小平;杨春和;吴文;刘江
【期刊名称】《岩土力学》
【年(卷),期】2005(26)11
【摘要】对经历不同温度后盐岩的力学性能进行了试验研究,分析了盐岩应力-应变曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量等的变化情况。
分析结果表明,温度对盐岩的物理力学特性影响较大,随着温度的升高,盐岩的力学性能劣化明显,峰值应力和弹性模量降低,峰值应变增加;峰值应力可以表示成围压与温度的函数,并从盐岩弹性模量随温度的变化规律入手,导出了热损伤演化方程和一维TM耦合损伤本构方程。
【总页数】4页(P1775-1778)
【关键词】盐岩;高温;热损伤;损伤本构方程
【作者】高小平;杨春和;吴文;刘江
【作者单位】中国科学院岩土力学重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】O414
【相关文献】
1.含杂质盐岩力学特性对比试验研究 [J], 郑雅丽;张华宾;王芝银;丁双龙;王芝银
2.单轴压缩下含表观裂纹盐岩力学特性试验研究 [J], 王伟超;刘希亮;张五交;王利
3.基于直剪试验的金坛盐岩力学特性研究 [J], 姚院峰;杨春和;纪文栋
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材料性能学蠕变实验报告
材料性能学蠕变实验报告流变学作为力学的一个分支,主要研究材料在应力、应变、温度、辐射等条件下与时间因素有关的变形规律,所涉及的内容包括蠕变、应力松弛和弹性后效等。
蠕变是影响岩体稳定性的一个重要因素。
软弱岩石在受到较低水平的应力作用时,就会产生明显的蠕变现象,如软岩巷道中的底鼓,即使是很坚硬的岩体,在高应力作用下同样会产生蠕变,从而影响到工程的功能和使用。
因此,需要对岩石材料的蠕变行为进行深入研究,力求从本质上揭示其蠕变行为的特征。
本文通过实验研究和理论分析,得到了盐岩的基本力学参数,并研究了盐岩在不同应力条件下的力学特性和蠕变行为。
以经典蠕变模型为基础,结合分数阶微积分理论,构建了一个新的蠕变模型,并利用盐岩、泥岩和煤岩的蠕变实验数据对其进行了验证。
(1)对盐岩材料进行了多组单轴和三轴压缩实验,并在每组实验中选取三个试样重复进行实验,以此来降低实验的随机性和试样个体的差异性。
结果三个试样的测试结果比较接近,此批试样的个体差异性较小。
此外,常规压缩实验的结果还表明随着围压的增大,抗压强度和最大应变会随之增大。
(2)在单轴蠕变实验中,选取了四个轴压水平来进行实验,分析了不同轴压对蠕变的影响。
当轴压水平越大时,加速蠕变阶段就会越早地出现,并且稳定蠕变应变率也会越大。
与单轴蠕变相比,当材料受到一个较小的围压作用时,其蠕变行为也会发生巨大的变化,例如蠕变应变率大幅下降、蠕变时间大幅增长、加速蠕变阶段缺失等。
(3)通过分析不同应力条件下的蠕变应变率可以发现,稳定蠕变应变率与轴压大小呈线性关系,加速蠕变应变率与轴压大小也呈现出正相关性。
此外,蠕变等时曲线表明随着时间的延长,轴压大小对蠕变的影响会越来越明显。
相反,围压会明显地降低蠕变应变率并抑制蠕变行为的发展。
(4)结合分数阶微积分理论构建了一个新的非线性蠕变模型,并利用广义塑性力学理论和张量分析理论对新模型在三轴应力状态下的蠕变方程进行了推导。
以盐岩实验数据为基础,对蠕变模型的参数进行了辨识,并验证了模型的准确性。
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3
蠕变实验结果分析
盐岩系盐湖或海洋蒸发结晶而成的沉积岩，对
2
实验概况
流变非常敏感，国内外学者一致认为盐岩即使在非 2.1 试件制备 本次实验所用试样均采自江苏金坛盐矿茅 10 井、茅 11 井两个钻孔。岩芯套钻钻取，由于盐岩具 有遇水溶解的特点，因此，为避免试件在加工过程 中水对盐岩结构的破坏，采用干式锯磨法进行全部 试样的加工。盐岩呈黑灰色粗粒状，主要成分为 NaCl，含少量黑色角砾碎屑及少量泥质胶结物。依 据岩石力学实验标准，加工成直径为 100 mm，高度 为 200 mm 的圆柱体。 2.2 实验设备 本次实验均在中国科学院武汉岩土力学所与长 春市新特技术有限公司共同研制的高温高压三轴仪 上进行，该装置由轴向加压、侧向加压、孔隙水压、 温控、微机系统组成。各量程的测量精度可保持在 1%的误差范围内，满足实验要求。实验数据由微机 自动采集。 本次实验所用加温设备为厦门宇光电子有限公 司制造的，由高温电炉丝和温度控制器组成。电炉 丝型号为：AI–708FGK1S，功率为 2 kW，最高温 度可达 200 ℃，该加温设备为一套可自动控制温 度，升温的多功能设备。 2.3 实验方法 实验前先将试样与上、下垫块安装在同一条轴 线上，外套热缩塑料护套。热缩塑料护套经电吹风
－4
σ1
15 15 15 15 15 20 25 15 15
h 1)
－
0.45 0.28 8.37 2.32 1.74 5.18 9.82 6.97 3.80
・2056・
岩石力学与工程学报
2005 年
3.1 围压效应 图 1 所示为盐岩在温度 50 ℃，轴压 15 MPa、 不同围压条件下的盐岩蠕变应变时间曲线图。由 图 1 可知，随着围压的增大，稳态蠕变率逐渐变小， 初始蠕变极限值也逐渐减小。由表 1 可知，单轴情 况下的初始蠕变值远比有围压的情况下大的多，单 轴情况下的稳态蠕变率为 10 MPa 围压下的稳态蠕 变率的 5 倍左右，这是因为围压的存在限制了盐岩 产生蠕变的微裂隙生长和晶粒间的相对滑移，围压 效应比较明显。
高温度环境下，岩石力学特性是一个极其重要 的问题。近年来，随着地热发电、高放核废料地下 贮存、深部地下空间的利用，人们需要研究岩石的 力学性质受温度和时间共同作用下的变化规律，尤 其需要了解在长时间的高温作用下岩石力学性质的
收稿日期：2004–10–28；修回日期：2005–01–27 基金项目：国家自然科学基金资助项目(E50434050) 作者简介：高小平(1980–)，男，2002 年毕业于长安大学地质工程系建筑工程专业，现为硕士研究生，主要从事盐岩力学特性、储气库稳定性分析方 面和岩石力学实验方面的研究工作。E-mail：gxp2008@，thanksagain@。
Abstract：Experimental studies are made on the creep properties of rock salt after undergoing different high temperatures；the effect of stress level and temperature on creep of rock salt is analyzed. Through the creep characteristic curves and parameters，the steady state creep strain rate constitutive equation of rock salt is obtained by regression. The results indicate that the effects of deviatoric stress and temperature on the steady state creep strain rate of rock salt are obvious. The steady state creep strain rate is a power function of deviatoric stress and exponential function of temperature and energy. Based on the relation of creep modulus and creep time for rock salt，the creep damage evolution and creep damage constitutive equation are established. Key words：rock mechanics；rock salt；high temperature；creep；damage constitutive equation 变化规律，有关高温下岩石和基岩特性的研究变得
1
引
言
重要起来。盐岩是一种特殊类型的岩石，在岩石力 学领域中，人们对天然盐岩的蠕变性质较其他岩石 作了较早和更详细的研究，与其他岩石相比，盐岩 以其良好的蠕变，低渗透性及损伤自我恢复的特性， 而被公认可作为能源储存，高放射核废料永久性处 置的理想介质[1]，众所周知，进行地质处置的核废 料在地下埋置若干年后仍然具有很强的放射性，同
σ3
5 10 0 5 10 10 10 5 10
常小的偏应力作用下，也具有流变特性，蠕变是一 种长期行为，盐岩蠕变主要包括 3 个特征阶段：初 始蠕变 I、稳态蠕变 II、加速蠕变 III。对于特定的 盐岩，研究其流变特性即为确定稳态蠕变速率与温 度压力的变化关系，即蠕变方程，盐岩的蠕变速度 为作用在其上的偏应力和温度的高阶非线性函数。 Munson， Langer， Yang 等对此进行了大量的实 验研究分析。本次实验研究对 6 个盐岩样品在不同 围压及轴压下进行单轴及三轴蠕变实验，实验结果 见表 1。
Creep-strain curves with different deviatoric stresses
稳态蠕变率/(10
－4
图 2 所示为不同温度下，稳态蠕变率与偏应力 曲线图。在相同偏应力情况下，温度越高，稳态蠕 变率越大。这表明温度对盐岩的蠕变影响较大，岩 心在受热过程中，岩石颗粒将发生膨胀而引起体积 增加，因此在同等应力水平下，蠕变速率也相应的 随着温度的升高而增加。
Fig.3 图3 相同围压下的蠕变应变时间关系曲线 Creep strain curves with the same confining pressure
图 4 所示为相同围压条件下，偏应力与稳态蠕 变率曲线图。
h 1)
－
图1 Fig.1
不同偏应力作用下盐岩应变–时间曲线图 图4 Fig.4 stresses 稳态蠕变率与偏应力关系曲线图
摘要：对经历不同温度后的盐岩蠕变特性进行了实验研究，研究了应力水平和温度对盐岩蠕变特性的影响，通过 实验获得的蠕变曲线和岩石参数，回归出了其稳态蠕变率本构方程。分析结果表明：偏应力和温度对盐岩稳态蠕 变率影响较大；稳定蠕变应变率本构方程是作用在盐岩上的应力偏量的幂次函数和能量与温度的指数函数。并从 盐岩蠕变模量随蠕变时间的变化规律入手，导出了以蠕变时间为自变量的损伤率演化方程和用损伤表示的蠕变模 量演化方程。 关健词：岩石力学；盐岩；高温；蠕变；损伤本构方程 中图分类号：TU 457 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2005)12–2054–06
EXPERIMENTAL STUDIES ON TEMPERATURE DEPENDENT PROPERTIES OF CREEP OF ROCK SALT
GAO Xiao-ping，YANG Chun-he，WU Wen，LIU Jiang
(Institute of Rock and Soil Mechanics，Chinese Academy of Sciences，Wuhan 430071，China)
表1 Table 1
加载应力/MPa
盐岩蠕变实验结果表
Experiment result of creep of rock salt
温度/℃ 25 25 50 50 50 50 50 100 100 实验时间 /h 90 80 72 84 71 53 58 54 65 初始蠕变极 限/% 0.27 0.22 1.47 0.45 0.37 0.44 0.68 1.31 0.78 稳态蠕变率 /(10
－4
图2 Fig.2 stresses
稳态蠕变率与偏应力关系曲线图
时的稳态蠕变率要大的多， 大约有 13 倍， 而相应的 初始蠕变极限值也大幅度的增加，温度对盐岩造成 的热损伤随温度的升高而增强，盐岩的性能劣化比 较明显。 在温度作用下，因为盐岩含有多种矿物成分， 各种矿物颗粒的不同热膨胀系数以及各向异性颗粒 的不同结晶方位的热弹性性质不同，引起跨颗粒边 界的热膨胀不协调，然而，岩石作为一个连续体， 岩石内部各矿物颗粒不可能相应地按各自固有的热 膨胀系数随温度变化而自由变形。因此，矿物颗粒 之间产生约束，变形大的受压缩，变形小受拉伸，
第 24 卷
第 12 期
高小平等. 盐岩蠕变特性温度效应的实验研究
• 2055 •
时散发出相当高的热量，使得周围岩体的温度升高。 因此，核废料贮存库的长期安全性更是人们十分关 心的问题。据资料显示：在地下约 1 000 m 深处、 一定量的核废料的情况下，由于核废料的放射性所 产生的热量，可使得核废料处置库周围的盐岩的温 度达到 100 ℃
[2～5]
热烘数分钟后就会收缩至试件和端块密贴。端块与 热缩塑料护套之间用“O”型圈密封。将岩样装入 压力室，并用油泵向压力室充油，以 1 ℃/min 的速 率将三轴室的温度加到实验所需的温度，保持 3 h 左右，以使试样内形成均匀温度场，然后加围压到 所需的压力值并保持，误差控制在±0.3 MPa，再加 轴压。保持轴压不变，轴压的控制精度在实验前给 定，一般为轴压的±1%，利用监视屏上描绘的实验 曲线，可确定试件何时进入稳态蠕变，进入稳态蠕 变后， 再继续 24～120 h， 这样可得高温下盐岩蠕变 应变时间曲线。 由于盐岩对蠕变历史具有记忆特性， 因此，下一级实验的温压条件应比前一级高，并且 在前一级实验完毕后，使岩样得到充分的松驰恢 复，一般要在 24 h 以上。本次盐岩试样的基本力学 特性指标见文[7]。