为探究酸性溶液作用下花岗岩力学特性损伤机制,在pH值分别为7、5、3的化学溶液中对花岗岩试件进行72 d饱和处理,然后对饱和试件和自然干燥试件进行三轴压缩试验、核磁共振试验、电镜扫描试验(scanning electron microscope, SEM)及X射...为探究酸性溶液作用下花岗岩力学特性损伤机制,在pH值分别为7、5、3的化学溶液中对花岗岩试件进行72 d饱和处理,然后对饱和试件和自然干燥试件进行三轴压缩试验、核磁共振试验、电镜扫描试验(scanning electron microscope, SEM)及X射线衍射试验,并对比分析不同化学溶液作用下花岗岩试件三轴抗压强度损伤、变形特征及力学参数的变化规律。试验结果表明:1)花岗岩试件的三轴抗压强度、弹性模量及黏聚力随酸性溶液pH值降低而减小,泊松比随着pH值的降低而增大;2)在酸性溶液的腐蚀作用下,试件内斜长石及方解石等矿物成分的消耗导致试件内部结构疏松程度增加,强酸作用下伴有微裂隙产生;3)与自然干燥状态下的试件相比,在围压20 MPa的条件下经pH=3的酸性溶液酸化处理后的试件,其偏应力峰值强度降幅达39.94%;4)花岗岩在酸性溶液作用下,部分矿物溶解、迁出,使得孔隙结构不断劣化产生大量次生孔隙,且酸性溶液pH值越低,中、大孔隙占比越高。展开更多
随着冻结法立井建设在西部矿区富水地层的大规模运用,研究冻结壁在爆破、机械破岩等不同强度冲击荷载下的力学特性及损伤效应,对解决冻结壁开裂渗水及失稳透水问题具有重要意义。因此,该文章以甘肃省五举煤矿冻结凿井穿越的白垩系富水...随着冻结法立井建设在西部矿区富水地层的大规模运用,研究冻结壁在爆破、机械破岩等不同强度冲击荷载下的力学特性及损伤效应,对解决冻结壁开裂渗水及失稳透水问题具有重要意义。因此,该文章以甘肃省五举煤矿冻结凿井穿越的白垩系富水软岩为研究对象,分析不同冻结温度(25℃,-5℃,-10℃,-15℃和-20℃)红砂岩在正梯度冲击下(即冲击荷载逐渐加强)的动力学特性,同时采用核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)技术对冲击过程中红砂岩孔隙数量、面积及孔隙度的变化进行检测,分析冻结红砂岩在正梯度冲击作用下的损伤演化规律。结果表明:相较于低、中速率冲击,在高速率冲击时,冻结红砂岩应变率随冻结温度的下降变化明显,温度效应显著;不同冻结温度红砂岩的峰值应力和弹性模量增幅随冲击荷载的升高而增加;峰值应变在-5℃时达到最大值,在-10℃~-20℃随冻结温度的降低其增长趋势逐渐放缓;由T谱曲线及谱面积可知,在正梯度冲击作用下,温度由25℃下降到-10℃,小孔隙孔径先减小后增大,数量先增加后降低,中、大孔隙孔径及数量则相反,谱面积先降低后升高,由-15℃下降到-20℃,小孔隙数量增加、孔径减小,中、大孔隙数量和孔径均呈小幅稳定增长,谱面积呈小幅增长;采用孔隙度的变化定义岩石损伤度,发现在正梯度冲击作用下,-10℃红砂岩的损伤趋势和损伤度最大,在-5℃~-10℃内出现损伤薄弱区。展开更多
基金Hubei University of Technology Outstanding Talent Fund Project(430100319)Innovation Group Project of Hubei Science and Technology Department(2020CFA046)The National Natural Science Foundation of China(No.52278347)。
文摘随着冻结法立井建设在西部矿区富水地层的大规模运用,研究冻结壁在爆破、机械破岩等不同强度冲击荷载下的力学特性及损伤效应,对解决冻结壁开裂渗水及失稳透水问题具有重要意义。因此,该文章以甘肃省五举煤矿冻结凿井穿越的白垩系富水软岩为研究对象,分析不同冻结温度(25℃,-5℃,-10℃,-15℃和-20℃)红砂岩在正梯度冲击下(即冲击荷载逐渐加强)的动力学特性,同时采用核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)技术对冲击过程中红砂岩孔隙数量、面积及孔隙度的变化进行检测,分析冻结红砂岩在正梯度冲击作用下的损伤演化规律。结果表明:相较于低、中速率冲击,在高速率冲击时,冻结红砂岩应变率随冻结温度的下降变化明显,温度效应显著;不同冻结温度红砂岩的峰值应力和弹性模量增幅随冲击荷载的升高而增加;峰值应变在-5℃时达到最大值,在-10℃~-20℃随冻结温度的降低其增长趋势逐渐放缓;由T谱曲线及谱面积可知,在正梯度冲击作用下,温度由25℃下降到-10℃,小孔隙孔径先减小后增大,数量先增加后降低,中、大孔隙孔径及数量则相反,谱面积先降低后升高,由-15℃下降到-20℃,小孔隙数量增加、孔径减小,中、大孔隙数量和孔径均呈小幅稳定增长,谱面积呈小幅增长;采用孔隙度的变化定义岩石损伤度,发现在正梯度冲击作用下,-10℃红砂岩的损伤趋势和损伤度最大,在-5℃~-10℃内出现损伤薄弱区。
