高温作用下页岩动态力学特性及微观损伤特征研究

温度和冲击载荷耦合作用下页岩微观损伤特征和宏观力学性能关系密切,为研究高温作用下页岩的动态力学特性及微观损伤特征,基于分离式霍普金森压杆(SHPB)实验系统,对常温(25℃)和高温后(200℃、400℃、600℃、800℃)的页岩试样开展动态冲击压缩实验,并利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试手段对不同温度作用后的页岩试样进行微观结构分析。结果表明:在相同冲击气压条件下,试样动态抗压强度、弹性模量随温度升高逐渐降低,页岩强度劣化,破碎程度加剧。温度一定时,随着冲击气压的提高,试样强度和变形均不断增大,呈现出明显的应变率强化效应,且冲击气压越大温度的劣化效应越显著。页岩试样随冲击气压增大穿晶断裂现象增多,而随着温度的升高,400℃时页岩动态力学性能发生剧变,600~800℃时出现韧窝和滑移分离为代表的塑性破坏特征,温度导致页岩矿物组成结构改变是致使其力学性能变化的主要原因。

静态破碎剂水化释压升温过程的影响因素分析

为探究影响爆破用静态破碎剂水化反应过程中膨胀压力与温度变化的外部因素,基于多水平正交实验进行静态破碎剂的配方优化设计,利用“外管法”测试静态破碎剂膨胀压力,使用温度计探针实时监测破碎剂水化反应温度。从不同水灰比、不同环境温度、不同拌合水温三个方面对静态破碎剂进行水化反应分析研究,结果表明:静态破碎剂反应的峰值温度随水灰比的增加而先增加后降低;随环境温度以及拌合水温的升高而升高,整体水化反应温度经历“平缓—急剧升温—快速降温”的过程;静态破碎剂在测试钢管中的峰值压力随水灰比增大而呈现先增大后减小的趋势,随环境温度升高而升高,但温度过高易导致破碎剂喷孔使膨胀压急剧降低直至失去膨胀力。适当提高拌合水温对静态破碎剂水化反应起促进作用,拌合水温不宜高于35℃。