动力扰动和高温联合作用下砂岩力学特性及破坏特征

作者：任松^*; 李凯鑫; 张平

来源：中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(03): 1087-1097.

• 动力扰动
• 高温
• 砂岩
• 声发射
• 破坏模式

为分析不同动力扰动和温度条件下砂岩的力学特性和破坏特征，开展了单轴压缩试验和声发射试验。首先，对中粒径砂岩试件进行不同温度的加热；其次，进行单轴压缩并全过程监测声发射信号；最后，结合峰值应变、单轴抗压强度等数据，分析砂岩的力学特性及破坏特征。研究结果表明：循环扰动和温度作用对岩石强度影响极大，无循环扰动的试件抗压强度随温度升高而先上升后下降，其余试件抗压强度与两者呈负相关，且受温度影响更为显著；砂岩峰值应变随着温度升高呈先降低后上升的趋势，200℃为该类砂岩的拐点，砂岩峰值应变与循环扰动幅度呈正相关，有加速上升趋势，且对温度变化更敏感；试件临近破坏时，内部裂纹发展情况存在突变，RA(上升时间与幅值之比)和FA(平均频率)的分布明显变化。FA/RA>K的声发射信号急剧减少、FA/RA<K的声发射信号陡然增多，新产生的裂纹中剪切裂纹占比很大，这种FA/RA的波动与实际物理过程一致且更提前，可作为岩石破坏先兆；随着循环幅度和温度增大，试件内部新产生裂纹的主要形式由张拉裂纹向剪切裂纹逐渐转变，试件的宏观破坏形式也由脆性破坏向延性破坏逐渐转变。

• 单位
  重庆大学; 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室