在长期浸泡水中砂岩的动态行为和微米索尺度断裂机制
Xiaowei Gu1,2,3, Chujian Han1,2,3, Xiaochuan Xu1,2,3
1School of Resources and Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang, 110819, China.
长期浸泡在水中会改变砂岩孔隙结构和断裂网络,影响动态负载下的稳定性. 这项研究指导了安全的地下煤矿水库设计和运行.
科学领域:
- 地质技术工程 地质技术工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 岩石机械学 岩石机械学
背景情况:
- 地下煤矿水库由于长期浸水而面临稳定性问题.
- 了解岩石对水和冲击的反应对于运营安全至关重要.
研究的目的:
- 研究长期浸水对砂岩微观结构和动态机械性能的影响.
- 分析水和和冲击速度对岩石断裂行为的影响.
主要方法:
- 砂岩样本被浸泡在不同的时间 (0-180天).
- 使用扫描电子显微镜 (SEM),核磁共振 (NMR) 和计算机断层扫描 (CT) 分析了微观结构.
- 动态机械测试使用改进的分离霍普金森压缩棒 (SHPB) 系统进行.
主要成果:
- 沉浸在水中增加了中孔和巨孔,同时减少了微孔.
- 较高的撞击速度产生了更强的应力波,加剧了岩石碎片化.
- 沉浸导致间颗粒断裂增加,而高冲击速度有利于跨颗粒断裂.
结论:
- 长期浸泡在水中会改变砂岩的物理和机械特性,影响其对冲击负荷的反应.
- 浸泡期间的粘土矿物扩张有助于微裂的形成,并影响断裂网络的复杂性.
- 这些发现为地下煤矿水库的安全设计和长期运行提供了关键的见解.
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