【摘 要】
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压痕技术与其他宏观力学试验相比具有很大的优势:可以准确的测量材料表面的微观力学性质,不会受到岩石试样外观形状的影响、对试样的局部进行观测和力学性能测量、更快更高效的获取岩石材料的力学性能,同时岩石的宏观力学性能与微观结构形态及力学特性有着密切的联系,获得准确的岩石微观力学性能后,可以更加深入地讨论岩石力学性能转变的机制。但压痕试验对于试样制备具有较高的要求,如果试样表面不够光滑会造成测得的压痕试验
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压痕技术与其他宏观力学试验相比具有很大的优势:可以准确的测量材料表面的微观力学性质,不会受到岩石试样外观形状的影响、对试样的局部进行观测和力学性能测量、更快更高效的获取岩石材料的力学性能,同时岩石的宏观力学性能与微观结构形态及力学特性有着密切的联系,获得准确的岩石微观力学性能后,可以更加深入地讨论岩石力学性能转变的机制。但压痕试验对于试样制备具有较高的要求,如果试样表面不够光滑会造成测得的压痕试验力学数据偏差较大,通常使用粗糙度判断试样表面是否符合压痕试验的要求。因此,研究粗糙度受到制备过程的影响,及研究粗糙度对压痕试验的评价效果具有非常重要意义;岩土工程中化学溶液的腐蚀作用是影响工程安全的重要因素,化学作用对岩土力学影响的本质就是岩石微观成分及结构的改变,以及各种溶液对成分及微观结构改变的促进作用。运用压痕技术,将会更加清晰的认识这一作用的发展过程。本文主要通过制备试验、表面形貌试验、微米压痕试验及聚类分析方法,对岩石微观力学试验试样的制备条件及影响因素、化学腐蚀条件下花岗岩力学性质的改变及机制进行研究:首先,对小粒径红砂岩试样实施控制变量的磨光与抛光制备;在试样制备过程中使用白光三维形貌仪,对试样表面进行形貌测量并得到粗糙度参数,对微米压痕的岩石试样的制备过程及结果进行评价;通过微米压痕试验获取制备后试样的力学参数,使用聚类的方法进行分析,结果表明:试样在制备的过程中,无论磨光还是抛光对岩石样品表面的形貌和力学性能都有重要的影响,该影响反映在粗糙度变化中,对于试样的制备过程具有良好的评价效果,同时抛光时间的增加会使压痕试验测得力学数据标准误差降低。其次,研究经过高温及化学腐蚀的花岗岩,通过微米压痕试验测得物理力学性质,使用聚类分析的方法对其力学性质进行分类分析,研究力学性质的变化规律及变化机制,结果表明:化学腐蚀作用会造成花岗岩微观力学性质分散,化学腐蚀的影响会随着裂隙的发展而扩大,高温对花岗岩的微观力学性质具有较大影响,其长石力学性质会在400℃高温下大幅降低。
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