編號：FTJS07501
篇名：高溫脫水石膏巖物理力學效應的試驗研究
作者：蘇承東 韋四江 許崇幫 蘇發(fā)強
關鍵詞： 巖石力學 石膏巖 高溫脫水 二水石膏 三軸壓縮 物理力學效應
機構： 河南理工大學能源科學與工程學院 煤炭安全生產河南省協(xié)同創(chuàng)新中心 交通運輸部公路科學研究所
摘要： 為了探討高溫脫水對天然石膏巖物理力學效應的影響,將天然石膏巖在高溫220℃控制脫水時間制取含不同結晶水石膏巖試樣,分別對石膏巖試樣進行掃描電鏡、超聲波測試和常規(guī)三軸壓縮試驗,分析高溫脫水時間對石膏巖微觀結構、孔隙率、縱波波速、三軸抗壓強度,彈性模量、峰值應變、黏結力和內摩擦角的影響。結果表明:高溫作用對石膏的作用是極其復雜物理化學過程,高溫脫水對石膏巖具有明顯弱化作用,隨著高溫脫水時間的增加,石膏巖內部晶體結構和形狀逐漸發(fā)生變化,試樣內部微裂紋、微孔洞的數量逐漸增多,導致其物理力學性能不斷劣化;在高溫220℃石膏巖脫水量、視密度和孔隙率與脫水時間呈非線性關系,在0~6 h以內裂解脫水速率較快,在6~24 h范圍內脫水速率有所減緩。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以內損傷因子隨孔隙率增加而單調降低,兩者大致呈線性關系,超過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間的共同影響,脫水時間0~4 h對石膏巖試樣變形參數的影響遠大于對圍壓的影響,超過4h以后脫水時間、圍壓對石膏巖彈性模量和變形模量的影響不大,隨著圍壓與脫水時間的增加脆性減弱塑性增強;石膏巖試樣三軸峰值強度隨圍壓增大而單調增加,符合Coulomb強度準則。高溫脫水對石膏巖具有明顯弱化作用,扣除圍壓影響后石膏巖材料強度與脫水時間呈負相關;石膏巖試樣破壞形態(tài)與圍壓高低沒有直接關系,脫水時間越長破壞形態(tài)越復雜。
