高温对花岗岩细观及宏观力学断裂特性的影响

为了研究高温环境下花岗岩材料力学性质与断裂力学性质的细观与宏观损伤机制,对直切槽式巴西圆盘试样(CSTBD)进行高温处理,冷却后借助于全自动电液伺服压力机进行巴西圆盘试样劈裂试验,并分别从细观和宏观角度对静力学断裂过程进行分析。研究结果表明:花岗岩的纵波波速在处理温度为600℃时降幅最大,花岗岩损伤因子达到0.832,随着处理温度升高,花岗岩从脆性破坏特征逐渐转变为延性破坏特征;花岗岩的断裂韧度随着温度的升高而逐渐降低,呈现出线性衰减的特点,当高温处理温度达到700℃时,断裂韧度仅为常温(23℃)时的21.3%;花岗岩细观断裂面随着高温处理温度升高而逐渐变得粗糙,热损伤裂缝逐渐变得多而密集,晶体结构受到了很大损伤,且分形维度随着温度升高而逐渐增大。

冲击载荷作用下黑砂岩动态断裂参数的分形修正

基于分形理论研究了偏折裂纹扩展路径对动载荷作用下黑砂岩的动态断裂力学参数的测试误差影响作用,采用传统的分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)实验装置对修正侧开单裂纹半孔板(improved single cleavage semi-circle specimen,ISCSC)试样进行动态冲击实验,随后采用裂纹扩展计进行裂纹起裂时间与裂纹扩展速度等动态断裂力学参数测试,采用分形理论对测试的裂纹扩展速度与动态应力强度因子进行修正,利用实验-数值法对黑砂岩的动态断裂韧度进行计算。研究结果表明,ISCSC构型构件能够有效应用于岩石材料动态裂纹扩展行为的研究,并发生了止裂现象,经分形修正的裂纹扩展速度与动态断裂韧度更接近实际裂纹动态扩展情况,修正前后得到黑砂岩材料的裂纹扩展速度误差为33.51%,动态断裂韧度最大误差为7.68%,说明利用分形理论对动态断裂韧度等动态断裂参数计算更合理。