高温-液氮循环处理下花岗岩损伤劣化机制

探讨通过高温-液氮循环处理使花岗岩初步劣化以辅助隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)掘进的新技术手段。对花岗岩进行200℃-液氮、300℃-液氮及400℃-液氮循环处理,循环处理次数为1次、3次、6次、12次、20次,并对所有处理后试样进行单轴压缩试验。采用薄片分析技术及纳米压痕技术研究400℃-液氮循环处理后花岗岩的细观结构及微观力学性质。结果表明:相同循环处理次数下,循环温度越高,花岗岩的宏观力学性质劣化程度越大;各循环温度下,宏观力学性质随循环次数的变化可分为3个阶段:快速变化(0~6次)、缓慢变化(6~12次)以及基本恒定阶段(12次以后);循环处理温度越高、次数越多,花岗岩在单轴压缩下的破坏模式越复杂;400℃-液氮循环处理下,花岗岩宏观力学性质改变主要源于微裂隙的发展而非晶体本身力学性质的劣化。