高温岩石热学和力学性质研究现状及展望.doc-全文可读.docx

2005, 28 2005, 28 (5) : 123?126. Mech, Mech, 1978: 259?267. 　　高温岩石热学和力学性质研究现状及展望 　　【摘要】处理高温环境下或高温后的工程问题是岩 石力学发展的新方向。岩石在高温作用下，其热学和力学 性质与低温下相比有着本质的区别。本文论述了高温岩石 的热学和力学性质的研究现状，并对高温岩石以后的发展 趋势作出了展望。 　　【关鍵词】岩石力学；高温；热学；力学性质 　　Research Status of Rock Thermal and Meehanica Properties under High TemperatureZheng Hui_huL1,Wang Xin_jian.1,Zhu Zeng-wu.2（1. Department of Architecture and Civil Engineering，Journal of Shangqiu Teachers College Shangqiu Henan 476000;2. Shangqiu GuoJi Construction and installation Limited company Shangqiu Henan 476000）【Abstract】 How to treatment the engineering problems of rock Under high temperature is the newmechanical properties under high temperature are essentially different than that under low temperature.By ana lysing of rock thermal and mechanic properties under high temperature,proposed the direction of development of rock Mechanica Properties Under high temperature in the future. 　　【Key words】 Rock Mechanics;High 　　Temperature;ThermaI;Mechanica Properties 　　1.引言 　　高温岩石的力学性质是岩石力学的发展趋势，特别是 热一一固一一流一一气多场的相互作用成为研究的热点。 地下岩体在其成岩过程中或人为开挖过程中，都有可能经 受高温的作用，如煤炭的深部开采，地热资源的开发和利 用、岩石地下硐室受火灾作用后的修复与重建、煤炭的地 下气化等，都涉及到高温作用下岩石的热学和力学性质问 题。所以有必要对高温岩石的热学和力学性质的研究现状 进行总结，这对我国煤炭深部开采和煤炭地下气化的顺利 进行具有理论和现实意义。2.高温岩石的热学和力学性质的研究现状 2.1高温岩石的热学性质研究现状。 　　研究岩石的热学性质，在地球科学、地热开发、采矿、 地震、核废料的地下处理等多方面有广泛的应用。高温下 岩石的热物理性质的研究成果主要在岩石的热传导率（或导 热系数）、岩石的比热、岩石的热容量、岩石的热扩散率 （或导温系数）、岩石的线膨胀系数和岩石的热交换系数等 方面。这些参数对岩体工程中温度场的形成、温度场的特 征、热应力的计算以及热破坏等都是非常重要的。 　　Heuze等[1,2]总结生产研究成果的基础上，得到如 下结论：岩石热导率基本上随温度的升高而下降；岩石比 热随温度升高而增加，岩石的热应变随温度的升高而增加。 由于这些资料并没有包括日本的实验资料，所以北野晃一 等[3]对在温度范围为0°C至600°C的高温下岩石的热学 特性做了详细的总结：花岗岩的线膨胀系数在常温下为 （5?10） X10. ??-6??/°C, 40（TC以下随着温度上升大体 呈线性增加，达到常温值的4倍左右，一旦超过400°C,线 膨胀系数进一步增加，特别是在573°C附近显示出非常大的 值；前新第三纪的砂岩及页岩线膨胀系数随温度上升而增 加，但不及花岗岩显著；石灰岩的线膨胀系数在常温到 200°C之间，有时略有急增，有时略有增加。岩石的热传导 率基本上都是随温度的升高而下降，如花岗岩、安山岩、 玄武岩、石英、砂岩、石灰岩、凝灰岩等，但是砂岩、石 灰岩和凝灰岩的热传导率依赖于孔隙率，孔隙率增大，热 传导率下降。岩石的导温系数随着温度的升高而下降，岩 石的比热随温度的升高而增加。 　　2.2高温岩石力学性质的研究现状。 　　国内外很多学者对高温岩石的力学特性进行了研究， 如温度作用下花岗岩和大理岩的力学特性[4——6]、高温作 用下岩石的脆扨性转变行为[5]、岩石的力学