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温度影响下砂岩的细观破坏及变形场的DSCM表征
引用本文:左建平,谢和平,周宏伟,王怀文,方园.温度影响下砂岩的细观破坏及变形场的DSCM表征[J].力学学报,2008,40(6):786.
作者姓名:左建平  谢和平  周宏伟  王怀文  方园
作者单位:中国矿业大学(北京) 岩石力学与分形研究所 四川大学 中国矿业大学(北京)岩石力学与分形研究所 天津商学院机械工程学院 中国矿业大学(北京) 岩石力学与分形研究所
基金项目:国家自然科学基金,中国科学院岩土力学重点实验室课题,高等学校博士学科点专项科研项目,中国博士后科学基金
摘    要:通过扫描电镜(SEM)实时在线观察研究了温度影响下砂岩的细观破坏,观察到砂岩的脆 性断裂可同时发生在不同地方、不同矿物可能独立承载和裂纹分叉等现象. 温度低于 100°C时,主裂纹附近有许多微裂纹和支裂纹发生;而温度超过150°C之后, 表面很少出现支裂纹或二次裂纹. 随着温度的升高,砂岩的断裂韧性有先升高后降低的趋势, 150°C左右是断裂韧性变化的临界温度. 随着温度的升高,砂岩的细观断裂机制有由 脆性机制向延性机制转变的趋势,抵抗和协调变形的能力都得到增强. 细观尺度下砂岩的破 坏机制有沿颗粒断裂、穿颗粒断裂及其混合断裂,其中沿颗粒断裂机制占主导地位,这是由 于沿颗粒破坏需要消耗较少的能量,而穿颗粒断裂需消耗较多的能量. 利用数字散斑相关方 法(digital speckle correlation method, DSCM)对SEM下砂岩破坏的细观变形场 进行了测量,这表明利用DSCM表征岩石的局部变形场的连续式测量是可行的.

关 键 词:温度影响  砂岩  细观破坏  临界温度  断裂韧性  数字散斑相关方法
收稿时间:2007-06-18
修稿时间:2008-06-30

MESO-FAILURE OF SANDSTONE UNDER TEMPERATURE EFFECTS AND DSCM STUDY ON DEFORMATION FIELD
Zuo Jianping , Xie Heping , Zhou Hongwei , Wang Huaiwen , Fang Yuan.MESO-FAILURE OF SANDSTONE UNDER TEMPERATURE EFFECTS AND DSCM STUDY ON DEFORMATION FIELD[J].chinese journal of theoretical and applied mechanics,2008,40(6):786.
Authors:Zuo Jianping  Xie Heping  Zhou Hongwei  Wang Huaiwen  Fang Yuan
Abstract:The meso-failure progress of sandstone under temperature effects was observed and studied in-situ through Scanning Electron Microscopy (SEM). The SEM observations under thermal-mechanical coupling effects showed the brittle fracture on the different places, independent bearing minerals and the bifurcated cracks in the sandstone sample. The numer of microcracks or the branch cracks near the main crack was large below the temperature of 100°C and small over 150°C. Within the temperature from 25°C to 300°C, the fracture toughness of sandstone increased firstly and then decreased. There was the threshold temperature of 150°C for sandstone at meso-scale. With the rising temperature, the failutre of sandstone will obtain the transition from brittle to ductile behavior. Sandstone failure modes were experimental observed, such as transgranular, intergranular and mixed mode. Meanwhile, the deformation field of sandstone was measured using digital speckle correlation method (DSCM).
Keywords:temperature effects  sandstone  meso-failure mechanism  critical temperature  fracture toughness  DSCM  
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