煤炭学报

作者：顾超, 许金余, 孟博旭, 闻名, 娄传鑫,

关键词：岩石力学, 高温作用, 各向异性, 动态力学, 断口分析,

为研究层理岩石的动态力学和细观结构方面的各向异性特征,利用大直径(ϕ100 mm)分 离式霍普金森压杆(SHPB)系统,进行高温作用后层理砂岩的动态压缩试验,而后对试件破坏断口 进行 SEM 电镜扫描试验,分析其断口形貌特征与能耗规律,并对提取出的微裂缝网络进行数值分 析。 试验结果表明:高温作用后各向异性砂岩的动态力学性能受冲击弹速、温度效应、层理各向异 性的共同影响,随着冲击弹速的增加,砂岩的峰值强度逐渐增加,峰值应变逐渐增大,变形模量也逐 渐增加;随着温度的升高,砂岩的峰值强度逐渐减小,峰值应变逐渐增大,而变形模量逐渐减小;平 行层理砂岩的峰值强度、峰值应变和变形模量普遍高于垂直层理岩样,整体性更好。 层理砂岩在高 应变率下破坏的断口表面比在低应变率下整体度差,形貌更加粗糙。 经历温度不大于 400 ℃时,断 面以沿晶破坏和穿晶破坏为主,表现为脆性断裂;经历温度为 800 ℃时,除前 2 种断裂模式外,断面 局部还出现塑性破坏和韧性破坏特征。砂岩在高应变率下破坏时能耗普遍高于低应变率破坏。 断 口裂隙的数量、裂隙的面积、裂隙的形状三者均存在明显的各向异性差异,水平层理的裂隙数量普 遍高于垂直层理;水平层理岩样的微观裂隙率曲线低于垂直层理岩样;垂直层理的裂隙形状普遍比 水平层理规则。 高温处理后岩样动态破坏断口的裂隙形态趋于规则。

来源：2019年第9期

《煤炭学报》期刊编辑部

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