【摘要】：對齊熱哈塔爾水電站高地溫引水隧洞花崗巖進(jìn)行了巴西劈裂試驗,分析受載過程中紅外熱像隨加載時間的演化特征,同時結(jié)合顆粒離散元程序PFC2D研究微觀裂紋的擴展規(guī)律及能量變化特征。結(jié)果表明,花崗巖受載過程中的紅外熱像特征與應(yīng)力狀態(tài)具有明顯的對應(yīng)關(guān)系,高溫異常帶的產(chǎn)生預(yù)兆著試樣失穩(wěn)狀態(tài)的臨近。其中張拉破壞模式是花崗巖開裂的主要誘因,破裂過程中能量變化與所處的應(yīng)力狀態(tài)聯(lián)系緊密,反映了花崗巖的細(xì)觀力學(xué)破壞機制。
【圖文】：

目前巖壁所能達(dá)到的最高溫度，將加熱溫度設(shè)定為８０℃，試樣受熱均勻后從高溫箱內(nèi)取出，立即采用表面過冷水的方式使高溫試樣急速冷卻，待達(dá)到室溫后進(jìn)行巴西圓盤劈裂試驗（圖１）。圖１巴西劈裂加載試驗Ｆｉｇ．１Ｂｒａｚｉｌｉａｎｓｐｌｉｔｌｏａｄｉｎｇｔｅｓｔ所有試樣均以０．３ＭＰａ／ｓ的加載速率進(jìn)行試驗，將紅外熱像儀置于加載試樣前方１ｍ處，與試驗加載同步開始，自動采集紅外熱像圖像，紅外熱像儀鏡頭高度與試樣加載平面保持一致，記錄每組試樣的加載數(shù)據(jù)。所有試驗在同一室溫下進(jìn)行，同時在加載過程中禁止人員走動，避免環(huán)境因素對花崗巖的紅外熱像產(chǎn)生干擾，減小試驗誤差。３加載過程紅外熱像特征整理花崗巖巴西劈裂試驗過程中所采集的紅外熱像資料，分析圓盤試樣中軸線上的紅外熱像溫度平均值變化規(guī)律，選取特征最明顯的ｂ－２試樣作為分析對象。圖２給出了花崗巖試樣加載過程中的應(yīng)力和中軸線紅外熱像平均溫度隨加載時間的變化曲線，，圖２中的圖像為曲線Ｏ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ點五個時刻所對應(yīng)的紅外熱像圖，結(jié)合紅外熱像圖和特征變化曲線，共同分析花崗巖試樣加載過程中的紅外熱像特征。圖２應(yīng)力和紅外熱像溫度隨時間變化曲線Ｆｉｇ．２Ｓｔｒｅｓｓａｎｄｉｎｆｒａｒｅｄｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｉｎｇｃｕｒｖｅｓｗｉｔｈｔｉｍｅ觀察試驗曲線，可以將試樣的變形破壞分為四個主要階段：①ＯＡ段（密實階段）。該階段花崗巖處于劈裂試驗的加載初期，應(yīng)力曲線呈上凹形，內(nèi)部孔隙和微裂隙逐漸閉合，局部區(qū)域發(fā)生微破裂，同時顆粒之間互相摩擦導(dǎo)致能量釋放，因此對應(yīng)的紅外熱像溫度呈緩慢上升趨勢。由于加載前需

有試樣均以０．３ＭＰａ／ｓ的加載速率進(jìn)行試驗，將紅外熱像儀置于加載試樣前方１ｍ處，與試驗加載同步開始，自動采集紅外熱像圖像，紅外熱像儀鏡頭高度與試樣加載平面保持一致，記錄每組試樣的加載數(shù)據(jù)。所有試驗在同一室溫下進(jìn)行，同時在加載過程中禁止人員走動，避免環(huán)境因素對花崗巖的紅外熱像產(chǎn)生干擾，減小試驗誤差。３加載過程紅外熱像特征整理花崗巖巴西劈裂試驗過程中所采集的紅外熱像資料，分析圓盤試樣中軸線上的紅外熱像溫度平均值變化規(guī)律，選取特征最明顯的ｂ－２試樣作為分析對象。圖２給出了花崗巖試樣加載過程中的應(yīng)力和中軸線紅外熱像平均溫度隨加載時間的變化曲線，圖２中的圖像為曲線Ｏ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ點五個時刻所對應(yīng)的紅外熱像圖，結(jié)合紅外熱像圖和特征變化曲線，共同分析花崗巖試樣加載過程中的紅外熱像特征。圖２應(yīng)力和紅外熱像溫度隨時間變化曲線Ｆｉｇ．２Ｓｔｒｅｓｓａｎｄｉｎｆｒａｒｅｄｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｉｎｇｃｕｒｖｅｓｗｉｔｈｔｉｍｅ觀察試驗曲線，可以將試樣的變形破壞分為四個主要階段：①ＯＡ段（密實階段）。該階段花崗巖處于劈裂試驗的加載初期，應(yīng)力曲線呈上凹形，內(nèi)部孔隙和微裂隙逐漸閉合，局部區(qū)域發(fā)生微破裂，同時顆粒之間互相摩擦導(dǎo)致能量釋放，因此對應(yīng)的紅外熱像溫度呈緩慢上升趨勢。由于加載前需要使劈裂夾具與試樣端部相接觸，故在加載開始時試樣端部即開始產(chǎn)生明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，Ｏ時刻的紅外圖像下端可觀察到明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，試樣整體受力較小，紅外圖像表面紅外熱像能分布均勻。②ＡＢ段（彈性變形階段）。該階段花崗巖的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系呈線彈性關(guān)系，應(yīng)力曲線
【作者單位】： 河北工程大學(xué)水電學(xué)院;天津大學(xué)水利工程仿真與安全國家重點實驗室;
【基金】：河北省研究生創(chuàng)新資助項目 河北工程大學(xué)研究生創(chuàng)新項目
【分類號】：TV223

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本文編號：2552704