逐级加载冲击载荷作用下的岩石力学特性及累积损伤规律研究

发布时间：2020-11-16 12:58

　　 本文依托于国家自然科学基金“频繁爆破载荷作用下岩体累积损伤演化规律及振动效应研究(E51464015)”,针对矿山生产爆破对周边岩体会造成损伤这一问题进行研究,主要采用RMT-150C试验系统、SHPB试验系统及RSM-SY5型声波测试仪进行了岩石的单轴抗压试验、逐级加载冲击载荷作用下的循环冲击试验及冲击前后的声波测试试验,对岩石在静载和动载下的力学特性作出分析,并以波速法及弹性模量法定义损伤参量描述了逐级加载冲击载荷作用下的累积损伤规律,主要研究内容及成果如下:(1)依据惠更斯原理并结合前人研究分析了以声波波速变化描述循环冲击前后的岩石内部孔隙度变化是可行的,在对岩石物理力学性质测试中,简要介绍了核磁共振技术和声波检测技术,并得出声波波速伴随孔隙度的增加会有所降低。(2)运用RMT-150C试验系统进行岩石单轴静载抗压试验,基于试验结果发现,岩石抗压强度和弹性模量均伴随孔隙度的增大而降低,伴随波速的增大而增大。(3)运用SHPB试验系统进行岩石常规冲击试验,基于试验结果发现,试件峰值应力伴随平均应变率的提高而相应增大,伴随冲击次数增加表现出先增大后减小的趋势;峰值应变伴随冲击次数增加有两种变化趋势:(1)持续增大,(2)先减小再增大,所有试件最后一次冲击的动态峰值应变相较试件初次冲击均有所增大;弹性模量伴随冲击次数的增加也会有两种变化趋势:(1)逐渐减小,(2)先增大后减小;临界破坏冲量是在子弹冲击速度为10.5m/s(入射能80J)时,临界破坏模式呈拉伸破坏,子弹冲击速度(入射能)越快,即应变率越高,岩石碎裂过程就会吸收更多能量,以致破裂面更加丰富,碎裂的块度越小。(4)两种不同载荷施加方式的循环冲击试验,试件所能承受的冲击次数随入射冲量级别的提高而减少,在冲量较大时,试件弹性模量、峰值应力均伴随冲击次数增大而有明显下降;试件组内逐级加载循环冲击试验中,伴随冲击荷载的增大,试件的峰值应力、峰值应变不断增大,弹性模量呈现出先增大后减小;试件累积比能量吸收值均伴随冲击次数增加而增大。(5)以波速法及弹性模量法定义损伤变量,发现低冲量荷载时岩石不受影响,只有达到门槛值时才会造成损伤,伴随冲量和冲击次数的增大,岩石损伤呈现出不可逆地非线性累积。
【学位单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU452
【部分图文】：

技术路线图

图2.1 ZS-100 钻芯取样机 图2.2 DJ-1 型岩石切割机图2.3 SHM-200型双端面磨石机 图2.4 加工后岩石试件.2.2 岩石基本物理性质测试岩石物理性质通常就指组构成岩石本身的物质构成及相应构造特征所决定地密度性、水理性等系列特性。在本文试验中所选用测量仪器均达到测试精度要求，有：尺（精度 0.02mm），电子天平（精度 0.01g），核磁共振仪、声波测试仪等，现选冲击试验试件的高度、直径、质量、密度、波速、孔隙度等物理性质参数列入表 下：

图2.1 ZS-100 钻芯取样机 图2.2 DJ-1 型岩石切割机图2.3 SHM-200型双端面磨石机 图2.4 加工后岩石试件.2.2 岩石基本物理性质测试岩石物理性质通常就指组构成岩石本身的物质构成及相应构造特征所决定地密度性、水理性等系列特性。在本文试验中所选用测量仪器均达到测试精度要求，有：尺（精度 0.02mm），电子天平（精度 0.01g），核磁共振仪、声波测试仪等，现选冲击试验试件的高度、直径、质量、密度、波速、孔隙度等物理性质参数列入表 下：
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本文编号：2886256