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2025-04-01 发布于广东
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高温作用对砂岩物理力学特性与损伤的多尺度研究.docx

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高温作用对砂岩物理力学特性与损伤的多尺度研究

一、内容综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

研究背景和意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1砂岩资源的重要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.2高温环境对砂岩的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.3研究意义与价值．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

研究现状与发展趋势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

2.1国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

2.2研究领域存在的问题与挑战．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

2.3未来发展趋势及前景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

二、砂岩物理力学特性概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

砂岩的基本物理性质．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

1.1矿物组成及结构特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

1.2密度与孔隙特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

1.3渗透性与含水量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

砂岩的力学性质及实验方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

2.1弹性模量与泊松比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

2.2抗压强度与抗拉强度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

2.3破坏机理与断裂韧性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

三、高温作用对砂岩物理力学特性的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

高温作用下砂岩的物理变化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

1.1岩石热膨胀与收缩．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

1.2孔隙结构与渗透性变化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

1.3矿物相变与组成变化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

高温作用下砂岩的力学特性变化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

2.1弹性模量与强度变化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

2.2变形行为及破坏机理变化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

2.3高温蠕变与疲劳特性研究分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

一、内容综述

高温作用对砂岩物理力学特性与损伤的多尺度研究是一个复杂且多维度的问题，涉及地质学、材料科学和工程力学等多个学科领域。近年来，随着全球气候变化和地球内部热活动的增加，高温对砂岩等沉积岩体的影响日益显著，对其物理力学特性和损伤机制的研究变得尤为重要。

（一）高温对砂岩物理力学特性的影响

高温会导致砂岩的矿物成分、微观结构和宏观力学性能发生变化。研究表明，高温会使砂岩中的某些矿物的晶格结构发生变化，从而改变其强度和硬度。此外高温还会导致砂岩内部的孔隙水压力变化，进一步影响其力学响应。在高温作用下，砂岩的弹性模量、抗压强度和抗剪强度等物理力学参数通常会降低。

为了量化高温对砂岩物理力学特性的影响，研究者们采用了多种实验方法，如单轴压缩实验、三轴压缩实验和动态加载实验等。这些实验方法可以有效地模拟高温环境下砂岩的受力状态和变形特性，为深入理解其物理力学响应提供数据支持。

（二）高温对砂岩损伤机制的研究

砂岩损伤是指在高温作用下，砂岩内部微裂纹的扩展和贯通，导致其承载能力和整体性能下降的现象。高温引起的损伤主要包括微观层面的晶界断裂和宏观层面的裂隙扩展。晶界断裂是由于高温导致砂岩中矿物颗粒间的键合强度降低，使得颗粒间发生相对滑动；而裂隙扩展则是由于高温引起的孔隙水压力变化，使得孔隙和裂隙之间的界面受到拉伸应力作用，从而导致裂隙的扩展和贯通。

为了深入研究高温对砂岩损伤机制的影响，研究者们采用