Analyse von physikalischen und mechanischen Verhaltensweisen sowie mikroskopischen Mineralmerkmalen von thermisch geschädigtem Granit

Der Einfluss der Temperatur auf die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Gesteinen ist eine entscheidende Frage für das rationale Design von tiefen geotechnischen Bauwerken und die Gewährleistung ihrer langfristigen Stabilität. Um systematisch zu verstehen, wie die Entwicklung der Mineralzusammensetzung und der Mikromerkmale das physikalische und mechanische Verhalten von thermisch geschädigtem Granit beeinflusst, haben wir die mikroskopischen strukturellen Defekte im Inneren der Gesteine mit einem polarisierten Mikroskop untersucht und den Mechanismus des thermischen Schadens von Granit aus einer mikroskopischen Perspektive aufgezeigt, indem wir Ultraschalldetektion und die Analyse der phasenbezogenen Eigenschaften mittels XRD kombinierten. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die physikalischen Eigenschaften der Proben an drei charakteristischen Temperaturpunkten signifikant veränderten: 400 °C, 800 °C und 1000 °C. Unter Hochtemperaturbedingungen nahm die Beugungsintensität aller Mineralien im Granit, mit Ausnahme von Quarz, im Allgemeinen ab, und stabile Mineralien zerfielen. Albit und Kalifeldspat zerfielen zu Anorthoklas, was die strukturelle Stabilität des Gesteinsmaterials verringerte. Darüber hinaus verringerte sich die Spitzenbreite verschiedener Mineralien in unterschiedlichem Maße mit steigender Temperatur. Der Anstieg des Mineralvolumens beschädigte weiter die interne Struktur des Gesteinsmaterials, während er die Transformation von Korngrenzen zu interkristallinen Rissen und von intrakristallinen Rissen zu transkristallinen Rissen förderte, was letztendlich ein vernetztes Rissnetzwerk bildete. Thermischer Schaden verringerte signifikant die longitudinale Wellen- geschwindigkeit, die einachsige Druckfestigkeit und den elastischen Modul der Proben, während die Beziehung zwischen Spannung und Dehnung anzeigte, dass die Proben zwei gegensätzliche Transformationsprozesse von Sprödheit zu Zähigkeit und dann von Zähigkeit zu Sprödheit durchliefen. Der thermische Schadensschwellenwert von Granit in dieser Studie betrug 600 °C.