盐岩溶腔除了普遍应用于油气储库，还被公认为核废料地质处置的理想场所。而由于溶腔围岩塑性破坏区的存在，以及地质处置特殊物质——核废料的热辐射特性，溶腔围岩中损伤破裂盐岩必然长期受温度的作用。在地下1 000 m深处处置废料的情况下，由于核废料放射所产生的热量，使得核废料处置库周围盐岩的温度可达165℃左右[39]。而盐岩又是一种典型的蒸发结晶型矿物，在高温和低温条件下均可发生再结晶现象，从而使得盐岩晶体结构发生变化。因此，研究损伤破裂盐岩高温再结晶的力学特性，对处置库内核废料与外界的安全隔离具有重要的意义和价值。

本次研究依然选取了江苏洪泽无水芒硝盐岩，依据岩石力学试验标准在岩石切割机上加工成50 mm×50 mm×50 mm的标准试件，并对其进行表面磨光处理。在电热鼓风干燥箱内，将试件加热到初次设定温度60℃，持续加热10 h后，在试验机上进行剪切加载；当载荷达峰值时试件损伤破坏（此时试件并未开裂）之后，立即停止加载，将损伤试件再次放回烘箱内于120℃下加热，10 h后再次取出按原剪切角度加载，观察记录试件的变形破坏特征。所有试验，每组试件的个数不少于3个，试验结果见表3-12。

表3-12　高温再结晶前后盐岩试件的变角度剪切试验结果

试验结果显示，在经历一次加载变形后，又在120℃下加热10 h的损伤盐岩试件再结晶强度有所恢复，其剪切峰值强度可达原完好试件的82%左右，相应的变形模量大幅提高，为原试件的1.5倍。这说明遭受过破坏的盐岩，在经历高温再结晶之后，仍然有较高的强度，但是在同等载荷作用下的变形却相对降低。

图3-17、图3-18所示为盐岩试件损伤再结晶前后的应力-位移曲线。图3-17为完好试件在60℃下加热10 h后的应力-位移曲线。图3-18为损伤试件在120℃下加热10 h再结晶后的应力-位移曲线。由图3-18（a）可见，盐岩试件在达到剪切峰值之前具有很好的线弹性特征，其中40°角剪切时，还表现出较明显的塑性变形特征，说明盐岩试件在小角度剪切损伤时具有韧性破坏特征，而大角度损伤则呈脆性。图3-18（b）表明，损伤再结晶盐岩试件仍然具有完整试件的基本变形特征，在达峰值之前，为典型的弹性变形，达到峰值产生破坏之后，强度逐步降低，并呈一定流变特征。同时，可以发现，随剪切角度的增大，试件的峰值强度相应降低。

图3-19、图3-20所示为再结晶前后盐岩试件的剪切强度曲线。由图可见，与完好试件相比，再结晶之后盐岩试件的黏聚力和内摩擦角均有所降低。其中黏聚力降低幅度较大，由原来的7.1 MPa降低到4.8 MPa，折减幅度为32%；而内摩擦角则降幅较小。说明损伤盐岩在经历了10 h的120℃高温再结晶后，盐岩试件内部晶体颗粒间的摩擦状况得到了恢复，但是晶粒间的黏聚力恢复不明显。

图3-17　60℃条件下，完整盐岩试件破裂前应力-位移曲线(www.daowen.com)

图3-18　120℃条件下，损伤盐岩试件破裂再结晶后应力-位移曲线

图3-19　完好试件60℃下盐岩剪切强度

图3-20　损伤试件120℃下再结晶盐岩剪切强度

图3-21为完整盐岩试件在120℃下加热10 h后的剪切强度曲线，与图3-19相比可以发现，随着温度的升高，完好盐岩试件的内摩擦角相应增大，由60℃时的27.6°，增大为120℃时的33.9°。说明随温度的升高，完好盐岩试件抵抗剪切破坏的能力在增强，盐岩的剪切强度在提高。图3-20与图3-21相比，可以发现，在相同温度（120℃）作用下，与完好试件相比，遭受过破坏的再结晶盐岩试件的黏聚力和内摩擦角都较低，其中黏聚力和内摩擦角分别为完好试件的68%和79%。这说明，与黏聚力的增强相比，高温加热对盐岩内摩擦角的提高更为明显。高温再结晶可以使得盐岩晶体颗粒间恢复到原有的摩擦系数，但是对晶体颗粒间黏聚力的提高不明显。

图3-21　完好试件120℃下盐岩剪切强度