含水量对不同加载条件下砂岩声发射特性的影响

发布时间：2017-04-13 13:16

  本文关键词：含水量对不同加载条件下砂岩声发射特性的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着岩石力学的迅速发展以及岩石工程的建设需要,地下工程实践活动得到了巨大发展。为了减少地下工程建设中的灾害,须对工程岩体进行实时监测,采取必要的手段预测预报岩体的稳定性,为地下工程建设提供可靠的数据分析。岩石破坏过程中的声发射现象,能反映出岩石内部损伤破坏过程中的许多信息,因此声发射技术对监视工程岩体稳定性具有重要价值。地下工程岩体往往处于含水状态,分析和研究含水量对岩石声发射特性的影响可以推断其内部的性态变化并反演出不同含水状态下岩石的破坏机理,有助于我们在岩体失稳前采取必要的防治措施。本文以重庆地区广泛分布的砂岩为研究对象,利用WAW-1000型电液伺服试验系统和PCI-2全数字化声发射信号采集系统对三种不同含水量的砂岩分别进行单轴加载、循环加载和分级加载在不同加载速率条件下的声发射试验,对不同含水量的砂岩在不同加载方式下的声发射特性进行了较为深入的研究,所取得的主要研究成果如下:(1)通过砂岩物理试验,进行现场砂岩浸润性和力学性质试验,得到了砂岩浸水时间与含水量的关系曲线及含水量对不同加载条件下岩样的变形、强度和破坏形态的影响。(2)通过单轴加载声发射试验,得到了不同含水量砂岩在不同加载速率下的声发射参数,绘制了单轴加载条件下声发射参数与时间、应力的关系曲线,总结了含水量对单轴加载条件下砂岩声发射特性的影响。(3)通过循环加载声发射试验,得到了不同含水量砂岩在不同加载速率下的声发射参数,绘制了循环加载条件下声发射参数与时间、应力的关系曲线,分析了循环加载条件下的Kaiser效应、Felicity效应,总结了含水量对循环加载条件下砂岩声发射特性的影响。(4)通过分级加载声发射试验,得到了不同含水量砂岩在不同加载速率下的声发射参数,绘制了分级加载条件下声发射参数与时间、应力的关系曲线,总结了含水量对分级加载条件下砂岩声发射特性的影响。(5)通过声发射试验参数,从岩石损伤破坏微观机理出发,基于AE累计振铃计数建立了不同含水量砂岩单轴受载损伤模型,并通过损伤因子-应变曲线的分段拟合函数,提出了基于砂岩损伤的应力-应变本构模型;通过与基于微元强度Weibull分布的应力-应变曲线及实测应力-应变曲线的对比分析,表明该模型在一定程度上能反映出不同含水量砂岩在单轴加载条件下的损伤演化过程。
【关键词】：砂岩 含水量 声发射 单轴加载 循环加载 分级加载 Kaiser效应 损伤演化
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU45
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-13
• 1 绪论13-19
• 1.1 研究的目的及意义13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.3 主要研究内容、方法及技术路线16-19
• 1.3.1 研究的主要内容16-17
• 1.3.2 研究方法17
• 1.3.3 研究的技术路线17-19
• 2 声发射技术理论基础19-29
• 2.1 声发射技术概念19
• 2.2 声发射信号处理的方法19-23
• 2.2.1 声发射信号参数分析法20-22
• 2.2.2 声发射信号波形分析法22-23
• 2.3 影响声发射特性的因素23
• 2.4 岩石破坏过程声发射特征23-25
• 2.5 声发射技术在工程中的应用25-27
• 2.5.1 监测预报岩体的破坏25-26
• 2.5.2 原岩应力的测定26-27
• 2.6 本章小结27-29
• 3 单轴加载条件下含水量对声发射特性的影响29-51
• 3.1 砂岩试件的制备及吸水规律29-32
• 3.1.1 试件的制备29-30
• 3.1.2 砂岩吸水规律30-32
• 3.2 试验设备及加载方案32-35
• 3.2.1 试验加载设备32
• 3.2.2 声发射仪32-34
• 3.2.3 加载方案34-35
• 3.3 单轴加载条件下的力学特性35-38
• 3.3.1 变形特性35-37
• 3.3.2 破坏特征37-38
• 3.4 单轴加载条件下的声发射特性38-49
• 3.4.1 事件定位分析39-40
• 3.4.2 幅度和撞击计数分析40-43
• 3.4.3 振铃计数和累计振铃计数43-46
• 3.4.4 能量与累积能量分析46-49
• 3.5 本章小结49-51
• 4 循环加载条件下含水量对声发射特性的影响51-69
• 4.1 试验步骤及加载方案51-52
• 4.1.1 试验步骤51
• 4.1.2 加载方案51-52
• 4.2 循环加载条件下的力学特性52-56
• 4.2.1 变形特性52-54
• 4.2.2 破坏特征54-56
• 4.3 循环加载条件下的声发射特性56-67
• 4.3.1 事件定位分析56-58
• 4.3.2 幅度和撞击计数分析58-61
• 4.3.3 振铃计数和累计振铃计数61-64
• 4.3.4 能量与累积能量分析64-67
• 4.4 本章小结67-69
• 5 分级加载条件下含水量对声发射特性的影响69-87
• 5.1 试验步骤及加载方案69-70
• 5.1.1 试验步骤69
• 5.1.2 加载方案69-70
• 5.2 分级加载条件下的力学特性70-73
• 5.2.1 变形特性70-72
• 5.2.2 破坏特征72-73
• 5.3 分级加载条件下的声发射特性73-84
• 5.3.1 事件定位分析74-75
• 5.3.2 幅度和撞击计数分析75-78
• 5.3.3 振铃计数和累计振铃计数78-81
• 5.3.4 能量与累积能量分析81-84
• 5.4 本章小结84-87
• 6 含水量对砂岩损伤演化规律的影响87-103
• 6.1 损伤的分类87-88
• 6.2 损伤力学的研究方法88-89
• 6.3 岩石损伤的力学模型89-93
• 6.4 基于声发射参数含水砂岩的损伤分析93-100
• 6.4.1 基于AE振铃计数的损伤模型93-98
• 6.4.2 AE振铃损伤本构方程的可靠性评价98-100
• 6.5 本章小结100-103
• 7 结论与展望103-107
• 7.1 主要结论103-104
• 7.2 创新点104-105
• 7.3 展望105-107
• 致谢107-109
• 参考文献109-114

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1 张明;卢裕杰;介玉新;杨强;张红武;;不同加载条件下岩石强度尺寸效应的数值模拟[J];水力发电学报;2011年04期

2 杜异军,马瑾;双向压缩加载条件下孤立裂纹的非共面扩展[J];力学学报;1987年S1期

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本文编号：303690