高温后岩石变形破坏过程的能量分析.pdf

第33卷第1期武汉理工大学学报Vol.33No.1
2011年1月JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYJan.2011

DOI:10.3963/j.issn.16714431.2011.01.023
高温后岩石变形破坏过程的能量分析

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徐小丽,高峰,周清,陈静
(1.南通大学建筑工程学院,南通226019;2.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,徐州221008)

摘要:从非平衡热力学角度出发,结合岩石在不同高温作用后的单轴压缩和声发射试验,详细阐述了岩石变形破坏
过程中的声发射特点,分析了经历不同高温后岩石强度与能量耗散和能量释放之间的关系。研究结果表明高温作用后
花岗岩声发射曲线大致经历了以下6个阶段:初始沉寂段、上升段、前峰值段、高幅持续段、后峰值段、后期沉寂段。声发
射曲线较好地反映了岩石在整个破坏过程中由稳定态向亚稳定态、临界态、失稳破坏直至新的稳定态的发展过程。岩石
峰值强度与耗散能呈反比关系,与弹性能呈正比关系,能量耗散使材料发生劣化,强度降低。声发射能率与弹性能呈正
比关系,与耗散能呈反比关系,弹性能突然释放引起岩石的失稳破坏。岩石的破坏是能量耗散与能量释放共同作用的结
果。研究结果有助于研究高温后受外载岩石微缺陷的演化并最终破裂的过程,对高温后岩体工程起到一定的参考作用。
关键词:岩石;温度;声发射;耗散能;弹性能
中图分类号:TU452文献标识码:A文章编号:16714431(2011)01010404

EnergyAnalysisofRockDeformationandFailureProcess
AfterHighTemperature

XUXiaoli1,GAOFeng2,ZHOUQing1,CHENJing1
(1.SchoolofArchitectureandCivilEngineering,NantongUniversity,Nantong226019,China;
2.StateKeyLaboratoryforGeomechanics&DeepUndergroundEngineering,ChinaUniversityof
MiningandTechnology,Xuzhou221008,China)

Abstract:Mechanicalcharacteristicsandacousticemissionpropertiesofgraniteunderuniaxialcompressionafterhigh
temperaturehavebeenresearched.Basedontheexperiments,thepaperinterpretstheacousticemissionandenergychar
acteristicsofrocksindeformationandfractureprocesswithnonequilibriumthermodynamictheory.Theintrinsicrelations
betweenstrength,energydissipationandenergyreleaseofrocksduringfailureprocessarealsodiscussed.Theresults
showthatafterhightemperatureacousticemissioncurvesexperiencedsixstageswhichcontaininitialdrearinessstage,
upwordstage,anteriorpeakvaluestage,highamplitudecontinuousstage,posteriorpeakvaluestageandlaterdreariness
stage.Acousticemissioncurvescanpreferablyreflectrockdevelopingprocessfromstablestatetometastablestate,criti
calstate,unstablefailureuntilnewstablestateindeformationandfractureprocess.Rockstrengthshowsinverseratioto
dissipatedenergyandproportionalratiotoelasticenergy,energydissipationmakesthematerialdeteriorateandits
strengthdropdowneventually.Acousticemissionener