岩體熱應力是指溫度變化是影響邊坡岩體風化並導致淺層破壞的一個重要因素。邊坡岩體內的溫度變化比較複雜，且隨地面溫度的變化呈周期性的變化。溫度的變化導致熱應力的生成，溫度變化的周期性致使熱應力具有交變性，在這種應變應力作用下，邊坡淺部岩體的破壞表現出疲勞特徵。
基本介紹
- 中文名：岩體熱應力
- 外文名：無
- 屬性：現代詞
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 因素：溫度變化
簡介,岩體內部溫度應力,丹霞層紅色砂岩的片狀剝落,總結,
簡介
岩體熱應力是指溫度變化是影響邊坡岩體風化並導致淺層破壞的一個重要因素。邊坡岩體內的溫度變化比較複雜，且隨地面溫度的變化呈周期性的變化。溫度的變化導致熱應力的生成，溫度變化的周期性致使熱應力具有交變性，在這種應變應力作用下，邊坡淺部岩體的破壞表現出疲勞特徵，分析了邊坡岩體中的溫度場和熱應力的分布特徵以及邊坡岩體疲勞破壞的機理及判據。
岩體內部溫度應力
岩體淺部溫度在常溫範圍內變化, 對岩石物理力學性質影響甚微。但是岩體內部由於溫度變化, 各部分溫度分布不均勻, 造成岩體內溫度差, 導致各部分膨脹量不同, 相互間約束而產生溫度應力。岩體表面溫度反覆變化, 岩體變溫帶內溫度亦按溫度波的規律反覆變化, 從而在岩體內反覆出現溫度應變和溫度應力。反覆次數相當大, 例如, 一萬年中, 年變化周期反覆出現變化1 萬次, 日變化周期反覆變化36 5 萬次. 反覆出現的應變和溫度應力雖然不大, 但紅層中, 粗粒鈣質砂岩孔隙度較大以及礦物顆粒間, 礦物顆粒與膠結物間熱性質的差異都極易產生“ 裂紋源” , 造成應力集中, 在相當多次反覆溫度應力作用下導致岩石的熱疲勞, 內部由“ 裂紋源” 產生微裂隙, 微裂隙的擴大和增多, 最終導致岩石的破壞。這是反覆變化的溫度應力導致岩石破壞的根本原因。
丹霞層紅色砂岩的片狀剝落
以樂昌坪石金雞嶺下第三系丹霞群紅色砂岩為代表, 該岩層以厚層中粒砂岩為主, 夾粗砂岩、砂礫岩, 鈣質或泥質膠結, 其物理熱學性質及與其他岩層對比見岩石物理熱學性質對比說明。第三系丹霞群砂岩與其他類岩石相比, 具有孔隙度大, 導熱、導溫性能差, 抗拉強度/ 抗壓強度比小的特點, 丹霞層砂岩較其他岩層易受交變溫度應力的影響, 據此估算, 丹霞地貌區岩體日變溫度帶深度介於1-2 m 之間。
總結
當大氣溫度高於岩體溫度時, 岩體吸熱膨脹, 岩體表面附近為壓縮溫度壓力, 隨深度急劇降低變為拉伸溫度應力, 又轉為壓縮溫度應力。當大氣溫度低於岩體溫度時, 岩體放熱收縮, 岩體表面為拉伸溫度應力, 並隨深度急劇降低並變為壓縮溫度應力, 再轉為拉伸溫度度力。這表明岩體內外層溫度不同, 膨脹量不同, 互相約束, 分別產生相反的溫度應力。大量岩石力學試驗資料表明, 岩石拉伸強度低於壓縮強度和剪下強度, 約為壓縮強度的1/10~ 1 / 40, 因此, 岩體內首先是位伸溫度應力造成岩體破壞。
