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三点弯曲下热处理北山花岗岩的断裂特性研究 被引量:24
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作者 左建平 周宏伟 +1 位作者 范雄 鞠杨 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2422-2430,共9页
针对我国未来高放核废料地质处置等重大工程实际需要,开展热处理后岩石的断裂破坏行为研究具有重要意义。以我国未来可能的核废料储库选址地北山花岗岩为研究对象,通过带加载SEM高温试验系统对经过热处理后的花岗岩进行三点弯曲破坏... 针对我国未来高放核废料地质处置等重大工程实际需要,开展热处理后岩石的断裂破坏行为研究具有重要意义。以我国未来可能的核废料储库选址地北山花岗岩为研究对象,通过带加载SEM高温试验系统对经过热处理后的花岗岩进行三点弯曲破坏试验,在25℃~100℃范围内,北山花岗岩以脆性破坏为主。在低应力作用下,裂纹扩展主要受到应力集中及多种矿物力学行为及它们之间的黏结力作用大小的影响,最终裂纹的萌生主要发生在矿物颗粒之间较弱的胶结面上,裂纹初始扩展角主要由这些矿物颗粒之间夹角来决定,因此裂纹初始扩展角通常与水平面有个夹角;随着荷载继续增加后,裂纹会逐渐沿着水平方向扩展,这个主要方向的矿物承受了最大的弯曲拉应力,而岩石的抗拉强度通常很低。室温到100℃的范围内,花岗岩平均断裂韧性几乎不发生变化,稍微的波动可认为是花岗岩的非均值性所造成的。通过数字散斑相关计算方法实现岩石细观尺度变形全场测量。测量结果表明,各个矿物颗粒表面发生较为复杂的变形,多个矿物颗粒界面两边发生完全相反方向的位移,这表明界面两边颗粒受到拉应力作用。尽管在初始阶段,变形主要发生在弯曲拉应力最大界面,但最终破坏可能发生在另外地方,这时的破坏主要受到非均匀的弱面所控制。可见,细观尺度岩石的破坏受到最大应力状态处与岩石的非均质处变形的综合影响。 展开更多
关键词 岩石力学 热力耦合 北山花岗岩 SEM 细观断裂机制 断裂韧性
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含双缺口北山花岗岩的热力耦合断裂特性试验研究 被引量:8
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作者 左建平 周宏伟 +1 位作者 方园 黄亚明 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期738-745,共8页
通过带加载SEM高温试验系统对含双预制缺口北山花岗岩进行原位观察热力耦合破坏试验研究。研究表明,北山花岗岩的矿物成分及花岗岩矿物颗粒粒径差异较大,这些矿物具有不同的热学和力学性质(或硬度),这将大大影响花岗岩的破坏机制及断裂... 通过带加载SEM高温试验系统对含双预制缺口北山花岗岩进行原位观察热力耦合破坏试验研究。研究表明,北山花岗岩的矿物成分及花岗岩矿物颗粒粒径差异较大,这些矿物具有不同的热学和力学性质(或硬度),这将大大影响花岗岩的破坏机制及断裂韧性,热开裂、力诱发微裂纹的萌生、扩展和贯通等受到热力耦合机制的综合影响,并且这些机制反过来也将影响其他的机制,如渗流场及化学场的变化。对于北山花岗岩I型断裂而言,裂纹的扩展主要受到与其垂直方向拉应力的影响,但试件较大的原生缺陷和较大矿物颗粒对花岗岩的断裂路径影响不容忽视。特别是随着温度的变化,花岗岩的断裂机制将发生变化,低温以沿颗粒(沿晶)断裂为主,而高温以沿颗粒(沿晶)和穿颗粒(穿晶)耦合断裂机制为主。试验表明,75℃之前花岗岩的平均断裂韧性约为4.728 MPa.mm1/2,而75℃之后的平均断裂韧性为3.048 MPa.mm1/2,前后断裂韧性降低了35%左右,这主要是因为温度的升高直接导致热开裂增多,且矿物颗粒之间的胶结作用明显减弱,这逐渐影响了花岗岩的断裂韧性,进而将影响其渗流场和化学场,可见高放核废料储库设计中温度的影响不容忽视。 展开更多
关键词 岩石力学 热力耦合 北山花岗岩 扫描式电子显微镜(SEM) 细观断裂机制 断裂韧性
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Statistical damage model for quasi-brittle materials under uniaxial tension 被引量:4
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作者 陈健云 白卫峰 +1 位作者 范书立 林皋 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2009年第4期669-676,共8页
Based on the parallel bar system, combining with the synergetic method, the catastrophe theory and the acoustic emission test, a new motivated statistical damage model for quasi-brittle solid was developed. Taking con... Based on the parallel bar system, combining with the synergetic method, the catastrophe theory and the acoustic emission test, a new motivated statistical damage model for quasi-brittle solid was developed. Taking concrete for instances, the rationality and the flexibility of this model and its parameters-determining method were identified by the comparative analyses between theoretical and experimental curves. The results show that the model can simulate the whole damage and fracture process in the fracture process zone of material when the materials arc exposed to quasi-static uniaxial tensile traction. The influence of the mesoscopic damage mechanism on the macroscopic mechanical properties of quasi-brittle materials is summarized into two aspects, rupture damage and yield damage. The whole damage course is divided into the statistical even damage phase and the local breach phase, corresponding to the two stages described by the catastrophe theory. The two characteristic states, the peak nominal stress state and the critical state are distinguished, and the critical state plays a key role during the whole damage evolution course. 展开更多
关键词 quasi-brittle material damage mechanism MICROSTRUCTURE tensile properties fracture process zone
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