利用岩石Kaiser效应测试地应力的研究

发布时间：2020-05-30 21:48

【摘要】：岩体天然地应力状态的探测和地应力场的分析确定是大型岩体工程项目勘察、可行性论证、设计与建设施工必须做的工作。探测岩体天然地应力的方法有现场测试法和室内测试分析法,现场测试法费时、费力和耗费投资,以岩石Kaiser效应为代表的室内测试分析方法具有独特的优越性。但是,岩体地应力Kaiser效应测试方法还处在进一步发展和完善的过程中,许多理论问题和实际测试技术方法等问题需要进一步探讨,补充和完善。为此,根据细砂岩、中晶白云岩、石英砂岩、斜长花岗岩和细粒辉长岩五种岩石试样Kaiser效应测试资料,就岩体地应力Kaiser效应测试数据处理和分析方法做进一步的探讨,丰富相关研究内容,推进该方法进一步完善和成熟。本文的分析研究工作和获得的主要成果如下:(1)利用扫描电子显微镜观测和薄片岩相鉴定方法,对上述五种岩石的矿物成分、结构和构造特征进行了测试分析,确定了五种岩石的细微观结构和构造,为分析岩石Kaiser效应机理提供了资料。(2)对单轴压缩循环加卸载下岩石的声发射特征进行了测试分析,得到了岩石在此加载条件下的声发射特性,即再次加载的开始阶段,岩石声发射活动有波动性增强现象,当应力达到前次加载的最大应力值时,岩石声发射活动具有剧增现象即Kaiser效应特征。(3)利用岩石循环加载试验声发射资料,获得了各岩石试件的Felicity比值,定量验证了Kaiser效应存在性。结果表明当所加应力介于岩石峰值强度的17%~60%之间时,岩石Felicity比值介于0.9~1.1之间,此时岩石Kaiser效应对其所受历史应力的“记忆能力”较强。(4)为了避免岩石试样发育的微裂隙对岩石Kaiser效应特征点确定造成的干扰,提出了综合考虑岩石声发射能量对数累计和声发射事件计数的时间过程曲线特征,来确定Kaiser效应特征点的方法,该方法提高了Kaiser效应特征点确定的合理性。(5)基于弹性力学理论和主应力计算程序,在确定岩石多级Kaiser效应特征点基础上,提出了采用组合计算得到各个组合下的主应力及其主方向的方法。据此排除岩体地应力不可能为零应力和负应力情况,并进一步参考取样场地区地质新构造特征,确定测点岩体地应力大小和方向。
【图文】：

技术路线图,力学特征,存在性,细观结构

成都理工大学专业硕士学位论文10图1-1 技术路线图扫描电镜测试单轴压缩循环加卸载试验岩石细观结构及力学特征研究Kaiser 效应存在性研究编写程序计算主应力大小和方向

原理图,声发射检测,原理图

图 2-1 声发射检测原理图声发射检测的原理如图 2-1 所示，在声发射源受外部荷载的作用下以弹性波形式快速释放出应变能，通过内部结构传播到材料表面时，引起材料表面的位，安装在材料表面的声发射传感器检测到表面位移，然后通过前置放大器和信采集处理系统对信号放大、采集、处理和记录。研究人员可以通过记录的声发信号特征参数，选择所需要的参数部分对所测材料内部结构变化进行分析。目前，，声发射检测技术在研究中较为常见，主要有三个方面的应用：（1）检测和评定材料的质量、使用寿命和工作状态；（2）分析材料的缺陷和破损状况；（3）分析和测定材料声发射源的位置与规模。同时，声发射检测技术具有独特的优势：（1）声发射是一种非常规的动态检测方法，能够反映材料在外加应力作用直至破坏全过程的损伤情况。（2）声发射检测对被检物体的几何形状没有要求，小巧的传感器能够很好耦合到任意形状的被检物体，并且可以检测人们不能接近的一些危险环境，拥
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU45

【参考文献】