冲击载荷作用下高温砂岩动态力学性能试验研究

doi:10.13722/j.cnki.jrme.2018.1299

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摘要为研究高温状态下岩石动态力学性能，利用变截面SHPB试验装置及配套高温环境箱，对常温(25 ℃)， 200℃，400 ℃，600 ℃，800 ℃和1 000 ℃共6种温度作用下砂岩试件，进行6种加载速率冲击压缩试验。结果表明：(1) 动态峰值应力与加载速率呈二次多项式函数关系，正相关性显著。200 ℃～800 ℃温度具有强化作用，200 ℃时最明显；1 000 ℃温度具有软化作用。(2) 动态峰值应变与加载速率近似为二次多项式函数关系，正相关性明显。200 ℃～600 ℃温度作用影响不明显；800 ℃温度作用明显，1 000 ℃时温度作用显著。(3) 动态弹性模量受加载速率作用不明显，随温度升高整体呈下降趋势。200 ℃～600 ℃时幅值变化在一定范围；800 ℃和1 000 ℃时幅值相对较小。(4) 试件破坏形态不同，随温度增加由脆性破坏向延脆性破坏转化。随加载速率增大，破裂面逐渐增多，破碎程度加剧，碎块尺寸减小。1 000 ℃时，加载速率较小时破碎效果不明显，加载速率较大时破碎效果显著。

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关键词 ：岩石动力学, 高温砂岩, 加载速率, 温度效应, 分离式Hopkinson压杆(SHPB)

Abstract：To investigate the dynamic properties of sandstone under high temperature，impact compression tests at 6 loading rates were carried out under different temperatures of 25 ℃，200 ℃，400 ℃，600 ℃，800 ℃ and 1 000 ℃ using variable cross-section split Hopkinson pressure bar test apparatus and high temperature equipment. Test results show that there shows a positive quadratic function relationship between the dynamic peak stress and the loading rate. Strengthen effect of the temperature on the dynamic peak stress appears in the range of 200 ℃ to 800 ℃，which is most obvious at 200 ℃，while the dynamic peak stress is weaken at 1 000 ℃. There is also a positive quadratic function relationship between the dynamic peak strain and the loading rate. The effect of the temperature on the dynamic peak strain is inconspicuous from 200 ℃ to 600 ℃，but is remarkable at 800 ℃，especially at 1 000 ℃. The dynamic elastic modulus decreases with rising the temperature but is almost independent of the loading rate. The dynamic elastic modulus varies in a certain range from 200 ℃ to 600 ℃，while has a smaller change at 800 ℃ and 1 000 ℃. With increasing temperature，the failure mode presents a transformation from brittle failure to ductile-brittle failure. The bigger the loading rate is，the more the fracture surfaces are，the worse the broken degree is，and the smaller the fracture fragments are. At 1 000 ℃，fracture effect is more remarkable in a larger loading rate.

Key words： rock dynamics;high temperature sandstone;loading rate;temperature effect;split Hopkinson pressure bar

引用本文:

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链接本文:

http://www.rockmech.org/CN/10.13722/j.cnki.jrme.2018.1299 或 http://www.rockmech.org/CN/Y2019/V38/I4/782

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