編號(hào)：FTJS07501
篇名：高溫脫水石膏巖物理力學(xué)效應(yīng)的試驗(yàn)研究
作者：蘇承東 韋四江 許崇幫 蘇發(fā)強(qiáng)
關(guān)鍵詞： 巖石力學(xué) 石膏巖 高溫脫水 二水石膏 三軸壓縮 物理力學(xué)效應(yīng)
機(jī)構(gòu)： 河南理工大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 煤炭安全生產(chǎn)河南省協(xié)同創(chuàng)新中心 交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所
摘要： 為了探討高溫脫水對(duì)天然石膏巖物理力學(xué)效應(yīng)的影響,將天然石膏巖在高溫220℃控制脫水時(shí)間制取含不同結(jié)晶水石膏巖試樣,分別對(duì)石膏巖試樣進(jìn)行掃描電鏡、超聲波測(cè)試和常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn),分析高溫脫水時(shí)間對(duì)石膏巖微觀結(jié)構(gòu)、孔隙率、縱波波速、三軸抗壓強(qiáng)度,彈性模量、峰值應(yīng)變、黏結(jié)力和內(nèi)摩擦角的影響。結(jié)果表明:高溫作用對(duì)石膏的作用是極其復(fù)雜物理化學(xué)過(guò)程,高溫脫水對(duì)石膏巖具有明顯弱化作用,隨著高溫脫水時(shí)間的增加,石膏巖內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)和形狀逐漸發(fā)生變化,試樣內(nèi)部微裂紋、微孔洞的數(shù)量逐漸增多,導(dǎo)致其物理力學(xué)性能不斷劣化;在高溫220℃石膏巖脫水量、視密度和孔隙率與脫水時(shí)間呈非線性關(guān)系,在0~6 h以內(nèi)裂解脫水速率較快,在6~24 h范圍內(nèi)脫水速率有所減緩。高溫脫水后石膏試樣縱波波速均有不同程度降低,在0~6 h以內(nèi)損傷因子隨孔隙率增加而單調(diào)降低,兩者大致呈線性關(guān)系,超過(guò)6h以后脫水石膏巖損傷因子變化不大;石膏巖三軸壓縮全程的變形特征受圍壓和高溫脫水時(shí)間的共同影響,脫水時(shí)間0~4 h對(duì)石膏巖試樣變形參數(shù)的影響遠(yuǎn)大于對(duì)圍壓的影響,超過(guò)4h以后脫水時(shí)間、圍壓對(duì)石膏巖彈性模量和變形模量的影響不大,隨著圍壓與脫水時(shí)間的增加脆性減弱塑性增強(qiáng);石膏巖試樣三軸峰值強(qiáng)度隨圍壓增大而單調(diào)增加,符合Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則。高溫脫水對(duì)石膏巖具有明顯弱化作用,扣除圍壓影響后石膏巖材料強(qiáng)度與脫水時(shí)間呈負(fù)相關(guān);石膏巖試樣破壞形態(tài)與圍壓高低沒(méi)有直接關(guān)系,脫水時(shí)間越長(zhǎng)破壞形態(tài)越復(fù)雜。
