液压与气液复合型的梯度加载岩爆模型对比试验

发布时间：2020-11-17 06:04

　　 本文依托改进后的气液复合加载岩爆模型试验装置,进行了不同初始蓄能气压条件下的梯度加载岩爆模型对比试验,对试件的宏观破坏特征、内部的应力和变形、以及破坏过程的动态应变及声发射特征参数进行了系统的研究,主要研究成果如下:(1)利用石膏这一硬脆性较好的相似材料进行岩爆模型试验,通过对比三组不同初始蓄能气压下的试件破坏现象,不同初始蓄能气压影响试件加载过程中的能量集聚、耗散及破坏时能量的释放速率。气液复合加载器蓄能腔中初始蓄存的气压越大,试件破坏过程应变值越大,破坏历时越短。气液复合加载较液压加载,试件破坏前耗散的能量少,在破坏时转化为碎屑的动能较多,对于岩爆现象的发生及烈度有促进作用。(2)三组试件顶部竖向应力σ_θ(切向应力)在σ_θ/R_c=0.7~0.8的范围内时发生破坏,与实际工程中岩体破坏时的实测结果基本吻合。梯度荷载下的动静组合加载的室内模型试验与实际工程岩体的应力环境基本相似。(3)采用气液复合加载的试件,声发射能量和振铃计数参数都远远大于液压加载试件,初始蓄能气压保证了能量的释放速率,弥补了静载对于能量补充的不足,使得试件破坏更加剧烈。(4)试件内应力传感器实测应力值曲线表明,随着传感器位置的不同,其应力实测值从试件上部至下部呈递减分布,说明试件侧面摩擦力减弱了应力向下的传递,在试验过程中,对岩爆产生的部位存在较大影响,三组试件的声发射能量和振铃计数最大释放通道均位于试件中上部范围。(5)通过对比三组试件破坏瞬间的动态应变差异,初始蓄能气压的大小决定了试件在破坏瞬间的应变大小及应变梯度。初始蓄能气压越大,试件瞬间破坏的动态应变越大,岩爆破坏越显著。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU45
【部分图文】：

图 1-1 隧道开挖扰动临空面附近岩体应力分布图置以原有的由武汉理工大学和中国解放军科研三试验装置为基础，将顶部原有的液压加载器全部替装置顶部的四组气液复合加载器控制相互独立，可试件顶部梯度加载。改进后的试验装置，可以对每载。原有的液压加载器，在试件出现裂纹时会造成于液压传递缓慢.，无法满足破坏瞬间加载速率的快加载器蓄能腔积蓄的压缩气体来快速响应，相当于量补充，触发.岩爆的.发生。研究的不足起的地质灾害仍然是我国乃至全世界关注的热点问的学者虽然取得了一定的研究成果，但由于岩爆机

图 2-1 石膏材料水膏比-强度曲线作过程体制作模型试验装置要求，模型试件尺寸为1000mm × 60尺寸为1000mm × 600mm × 200mm的试块通过快干模型石膏粉，缓凝剂选择柠檬酸。中几点需注意的地方：模具采用高密度钢板制成，在拼装好的模板内侧模），防止模板内侧和底板粘接试件块；验单次制作的模型尺寸较大，如果直接在模具内，取 6 个大小相同的盆，将水均匀倒入每盆中，为份缓凝剂，再将称量好的 6 份石膏分别加入到 6 个

图 2-2 石膏模型试件制作流程型试件应变片布置型试件养护合格后，为了对试验过程中内部的受力和变形进行件内部布设测试应变片。变片的粘贴分为以下几步：1）应变片的外观检查。通过应变片的外表观察，剔除基底异常变片；用欧姆表测量应变片阻值，本试验采用应变片的阻值为12小于 0.3 欧，配合静态电阻应变仪 1/4 桥路使用。2）石膏试件表面处理。石膏表面由于脱模残留的脱模剂、油污个表面处理干净，为了增加应变片和石膏之间粘着力，可以用细测点，最后用棉球蘸取少许酒精，将测点的灰尘擦拭干净，待酒行下一步工作。3）定位与底漆涂层。对照打印出来的应变片布置图，用铅笔轻轻
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本文编号：2887167