第29卷第12期岩石力学与工程学报Vol.29No.122010年12月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringDec.,2010收稿日期:2010–07–01;修回日期:2010–08–05基金项目:国家自然科学基金资助项目(10872218,50934006;国家重点研究基础发展规划(973项目(2010CB732004作者简介:李夕兵(1962–,男,博士,1983年毕业于中南矿冶学院采矿工程专业,“现任教育部长”江学者特聘教授、博士生导师,主要从事采矿工程与岩石力学方面的教学与研究工作。E-mail:xbli@mail.csu.edu温压耦合作用下的粉砂岩动态力学特性试验研究李夕兵1,2,尹土兵1,2,周子龙1,2,洪亮1,2,高科1,2(1.中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙410083;2.中南大学深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点实验室,湖南长沙410083摘要:采用自行研制的温压耦合及动力扰动试验系统,对20℃~300℃和不同轴向静压作用下粉砂岩的动态强度进行室内试验研究,讨论温度和压力对岩石动态强度变化规律的影响。研究结果表明:(1在20℃~100℃范围内粉砂岩动态峰值强度随温度升高而上升,当温度超过100℃后,随温度升高而下降;(2当温度相同时,对岩石施加不同轴向静压,粉砂岩的冲击破坏强度首先随轴向静压增大而迅速提高,但当轴向静应力达到约45MPa后,冲击破坏强度反而随轴向静压上升而下降,且轴向静压越大岩石冲击破坏强度降低幅度越大。关键词:岩石力学;温压耦合;动态力学特性:TU45文献标识码:A:1000–6915(201012–2377–08STUDYOFDYNAMICPROPERTIESOFSILTSTONEUNDERCOUPLINGEFFECTSOFTEMPERATUREANDPRESSURELIXibing1,2,YINTubing1,2,ZHOUZilong1,2,HONGLiang1,2,GAOKe1,2(1.SchoolofResourcesandSafetyEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha,Hunan410083,China;2.HunanProvincialKeyLaboratoryofResourcesExploitationandHazardControlforDeepMetalMines,Changsha,Hunan410083,ChinaAbstract:Withtheself-developeddynamicdisturbancetestsystemcouplingwithtemperatureandpressure,laboratoryexperimentswereconductedtoinvestigatethedynamicstrengthofsiltstoneundertemperaturesfrom20to300anddiffere℃℃ntaxialpressures.Theeffectsoftemperatureandpressureonthedynamicstrengthofsiltstonearediscussed.Theresultsshowthat:(1Whenthetemperatureis20–℃100,thedynamicpeakstrengthofsiltstoneincreaseswiththeincreaseoftemperature.However,thestrengtho℃fsiltstonedecreaseswiththeincreaseoftemperatureduringthetemperatureover100.℃(2Atthesametemperatureanddifferentaxialpressures,thedynamicstrengthofsiltstoneincreasesrapidlywiththeincreaseofaxialpressureinitially.Whentheaxialpressureisupto45MPa,thedynamicstrengthdecreaseswiththeincreaseofaxialpressure.Andthehighertheaxialpressureis,thelargerimpactfailurestrengthdecreaseis.Keywords:rockmechanics;couplingeffectsoftemperatureandpressure;dynamicproperties1引言矿岩破碎、油井致裂、高速冲击、打桩、常规爆炸及核爆下的防护等工程领域,几乎都与应力脉冲或冲击载荷作用下的岩石破裂和应力波在岩石中的传播有关[1]。国内外学者也做了一些研究[1~3],但都未考虑温度因素的影响。随着深部开采深度增加,岩层地应力增加,温度上升,岩体表现出与浅部岩体不同力学特性。高温高压环境会导致深部岩石工程频发岩爆,大面积失稳等重大工程灾害。同时,在能源、地质、土木•2378•岩石力学与工程学报2010年等众多工程领域中,地热的开发和利用、高放射性核废料的地层深埋处置、岩石地下工程灾后重建以及大都市圈的大深度地下空间开发利用等工程所处的地质环境都不可避免地涉及到高温下岩石的力学特性,其相关力学参数是金属矿床深部开采、岩石地下工程开挖、支护设计、围岩稳定性分析不可或缺的基本依据。因此,能否更好的描述高温高压下岩石的动态破坏强度变化规律是问题的关键,这就迫切需要研究岩石处于高地温高应力条件下的动态力学特性。马春德等[4~6]的研究表明:在实验室内常温和单轴冲击压缩情况下,岩石的破坏主要表现为拉伸劈裂破坏形式,此类脆性破裂的机制是受...