Page 110 - 《爆炸与冲击》2026年第3期
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第 46 卷 许梦飞，等： 循环冲击下高温层理砂岩的动力学特性及损伤模型 第 3 期
2.2 矿物组分变化规律
将砂岩试件分为基质与层理两部分，研究它们各自矿物组分随温度的变化规律。采用 K 值法 [26] 计
算试件内主要矿物成分的质量分数。表 1 列出了不同温度处理后砂岩基质部分的主要矿物成分及其质
量分数。
表 1 高温后砂岩基质部分的主要矿物成分
Table 1 Major mineral compositions of sandstone matrix fractions after high temperatures
温度/℃ 物质 质量分数/%
石英 47.2
钠长石 31.2
25 钙长石 10.5
钾长石 4.4
高岭石 6.7
石英 66.5
500
钠长石 33.5
石英 62.6
700
钠长石 37.4
石英 55.7
900
钠长石 44.3
石英 62.1
1 100
钠长石 37.9
由表 1 可知，砂岩基质部分主要由石英、钠
Q：Quartz
长石、钙长石、钾长石和高岭石组成，其质量分 F：Albite
C：Anorthite
数分别为 47.2%、31.2%、10.5%、4.4% 和 6.7%。 K：K-feldspar
X：Kaolinite
经历 500 ℃ 高温后，钙长石、钾长石和高岭石消 1 100
失，石英的质量分数升高为 66.5%；经历 700 ℃ 900
高温后，石英发生相变，质量分数降低为 62.6%； 2 000 Q 700
经历 900 ℃ 高温后，石英的质量分数继续降低 Diffraction intensity 1 500 500 Temperature/℃
1 000
X
FF F Q Q QQ Q Q Q
为 55.7%；1 100 ℃ 后，石英的质量分数升高为 500 F Q X K K F 25
C
62.1%。高温后砂岩矿物发生了多晶转变，部分 0 10 20 30 40 50 60 70 80
矿物发生相变，衍射强度也随之变化。不同温度 2θ/(°)
处理后，砂岩基质部分的衍射图谱如图 5 所示。
图 5 砂岩基质部分的 XRD 谱
表 2 列出了不同温度处理后砂岩层理部分
Fig. 5 XRD patterns of the matrix part of the sandstone
的主要矿物成分及其质量分数。
由表 2 可知，砂岩层理部分主要由石英、钠长石、钙长石、钾长石和高岭石组成，其质量分数分别为
26.9%、20.1%、11.4%、6.1% 和 35.5%。经历 500 ℃ 高温处理后，钙长石和钾长石消失，高岭石有所减少，
石英、钠长石和高岭石的质量分数分别为 42.1%、36.5% 和 21.4%；经历 700 ℃ 高温处理后，高岭石消失，
石英发生相变，其质量分数大幅升高为 62.7%；经历 900 ℃ 高温处理后，石英的质量分数继续升高为
65.2%；1 100 ℃ 高温处理后，石英的质量分数再次升高为 73.5%。不同温度处理后，砂岩层理部分的衍射
图谱如图 6 所示。
石英是非金属矿物中硬度最高的物质，含量越高，试件的强度越高。由于在完整的试件中，基质部
分占据的比例较高，所以基质部分的矿物含量对试件的力学性能起主要作用。
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