深埋花岗岩细观力学特性纳米压痕试验及参数均质化研究

作     者：徐鼎平 柳秀洋 徐怀胜 江权 李邵军 李永红 王观琪 XU Dingping;LIU Xiuyang;XU Huaisheng;JIANG Quan;LI Shaojun;LI Yonghong;WANG Guanqi

作者机构：中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51979268) 岩土力学与工程国家重点实验室开放基金资助项目(Z019007)~~ 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2021年第52卷第8期

页      码：2761-2771页

摘      要：采用纳米压痕试验研究双江口地下厂房花岗岩主要矿物石英、钾长石、斜长石以及云母的细观力学特性。为研究纳米压头压入峰值荷载与力学参数之间的关系,石英、钾长石和斜长石纳米压痕试验的峰值荷载取2×10^(-3),3×10^(-3),4×10^(-3),5×10^(-3),6×10^(-3),7×10^(-3)和8×10^(-3) N,云母的纳米压痕试验的峰值荷载取1×10^(-3),2×10^(-3),3×10^(-3),4×10^(-3)和5×10^(-3)N。基于细观力学参数结果,采用稀疏(Dilute)法、Mori-Tanaka法和自洽(Self-consistent)法3种均质化方法求解花岗岩的等效弹性模量和泊松比,并与三轴压缩试验测定的宏观弹性模量和泊松比进行对比。研究结果表明:石英力学性质良好,钾长石次之,斜长石较差,云母最差且其测试参数最为离散;石英、钾长石和斜长石的弹性模量和硬度随峰值荷载的增大呈减小趋势,当峰值荷载达到5×10^(-3) N时,弹性模量和硬度测试结果趋于稳定,其弹性模量均值分别为105.5,100.8和68.1 GPa,硬度均值分别为14.8,11.7和3.1 GPa;云母受其片状层理结构和内部孔洞的影响,弹性模量和硬度随峰值荷载的变化趋势不明显,其弹性模量和硬度分别为44.2~47.8 GPa和1.57~2.01 GPa。均质化方法获得的等效泊松比与三轴压缩试验测得的宏观泊松比基本相同;均质化方法获得的等效弹性模量均大于三轴压缩试验测得的结果,其中Self-consistent法所得等效弹性模量偏差最大,Mori-Tanaka法次之,Dilute法最小;均质化方法获得的等效弹性模量更接近于高围压下的宏观弹性模量。

主 题 词：花岗岩 纳米压痕试验 细观力学特性 峰值荷载 均质化方法 

学科分类：0806[工学-电气类] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 080104[080104] 0815[工学-矿业类] 0805[工学-能源动力学] 0813[工学-化工与制药类] 0703[理学-化学类] 0814[工学-地质类] 0702[理学-物理学类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.11817/j.issn.1672-7207.2021.08.022

馆 藏 号：203104872...