关键词:
热损伤
砂岩
细观特征
孔径分布
力学性能
摘要:
为探究砂岩在高温循环作用下细观矿物组分重构、孔隙演变与宏观力学性能退化的关联机制,研究砂岩热损伤与力学性能。首先,对砂岩试样实施多温度、多循环次数的热损伤处理;其次,采用X射线衍射分析热损伤砂岩的矿物成分,结合核磁共振测试其细观孔隙结构分布,并基于多尺度孔隙结构演化特征定义热损伤因子D_(Φ);第三,对热损伤试样开展单轴压缩试验,揭示其宏观力学性能的退化规律;最后,提出“温度+热循环次数—孔径分布—热损伤因子—力学性能”的建模路径,将孔径分布和热损伤因子作为中间变量,构建考虑温度与热循环次数耦合作用的砂岩热损伤与力学性能退化模型。研究结果表明:400~600℃区间内砂岩矿物质量分数变化最剧烈,石英质量分数在单次加热中呈“升—降—升”演化规律,在多次循环加热中则逐步下降;热损伤砂岩的孔隙结构由“微、小孔主导”向“中、大孔占优”过渡,并伴随明显的物相变化和结构重组现象;在温度和热循环次数的双重作用下,温度对力学参数退化起主导作用,热循环次数主要加速砂岩的高温劣化进程。构建的函数模型与弹性模量、抗压强度的拟合度分别为0.9819和0.9782,表明可根据砂岩经受的高温环境条件推演其力学性能退化规律。