砂岩结构面直剪破坏声发射特性识别试验研究

发布时间：2021-03-09 06:44

　　本论文通过均质砂岩和存结构面岩体直剪破坏全过程声发射理论及试验来探讨短时劣化和循环荷载（频发微震）作用下岩体所处应力状态下的力学特征和声发射参数特征,多角度分析砂岩结构面的直剪短时劣化和峰前循环加载过程中的剪切速率、破坏模式、循环加载次数、幅值等因素对声发射参数特性的影响,为建立一种基于声发射现象跟踪岩体受载过程沿着原生节理或结构面剪切特性变化评价稳定性方法提供理论依据。本文主要研究内容和结论如下:1.常规直剪试验表明:砂岩结构面的存在削弱了岩体剪切强度;在不同模式下,破坏峰值剪切强度不同。短时劣化和循环剪切直剪试验表明:不论结构面存在与否,随着循环加载速率、循环加载幅值的增大,节理剪切强度下降,节理因峰前循环加载造成的损伤劣化越明显;有限次数的循环加载对节理峰值剪切强度有利。2.基于工程岩石结构面损伤破坏和声发射原理,在不同破坏模式和剪切速率下进行岩体直剪短时劣化试验,研究砂岩结构面声发射特性。试验表明:（1）相同破坏模式下,随着剪切速率的增加,声发射振铃计数率、能量率、撞击率、累计振铃计数、累计能量和累计撞击数依次减小;（2）相同剪切速率下,破坏瞬间的振铃计数率、能量率峰值大小排序... 

【文章来源】：重庆交通大学重庆市

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－３公路路域边坡崩塌、滑坡事件（贵州、广西、重庆、青海）??边坡按介质组成分为土质和岩质边坡，岩体和土体力学性质、破坏形式、破坏??机理等存在巨大差别

瞬时信号，传播模式有纵波（振动方向??与传播方向一致）、横波（又名剪切波，振动方向与传播方向垂直）和Ｒａｙｌｅｉｇｈ面??波（横波、纵波组合，振动轨迹为椭圆形）等。岩石声发射信号的波形、幅值及强??弱等与岩石的材料、结构面以及物理形态等有关。??声发射源发出的波信号具有以下特征：（１）非周期性，岩体的瞬时破坏才会产??生；（２）频率范围广；（３）波形和能量差别较大。??声发射技术的基本原理：声发射源发出的信号经过转换器电声转换后再将信??号放大并进行处理、记录，最后显示，具体过程如图２－１所示。??声发射传播源?？电声转换?？信号放大?？信号处理?？！记泌示??Ｉ?Ｉ?１?Ｉ?丨?丨?Ｉ?丨?１?１?????图２－１声发射技术基本原理??材料中许多种损伤破坏均可以产生声发射源，岩石一般为非均勾材料，内部多??１１??

第二章实验方案??上升时间??能童?＇＇Ｉ??：??持续时ｍ??Ａ?？??图２－２声发射特征参数简化示意图??２．岩体结构面研宄??岩体结构面分为非层状结构面（断层面、构造结构面、次级节理和裂隙）和层??状结构面（层面、层间错动带和软弱夹层）两种类型［２？％。一般来说，岩质边坡??结构面为硬性结构面，剪切强度由表面形态主要控制，其结构面表面几何形态主要??包含代表粗糙程度的起伏体（尺寸相对较小）和起伏趋势的起伏体（尺寸相对较大）??两种。??不少学者引入了两级起伏角［２９＿３２］的概念来表示结构面表面几何形态，如图２－３??所示。第一级起伏即为结构面总体的起伏，又称起伏度，分为平面形、波浪形和台??阶形三级，体现结构面表面峰谷起伏，常用爬坡角或者起伏角来表征。结构面力学??性质的主要受结构面起伏角的影响，当结构面相互镶嵌和接触，剪向位移逐渐增加，??较小的法向应力或较为平缓的起伏体均会使得岩体结构面出现剪胀现象Ｗ。第二级??起伏指的是在一级起伏角上随机分布而成的小起伏体，又称粗糙度，可分成粗糙、??平坦和光滑三级，是结构面表面上最小级数的粗糙起伏形态，反映表面起伏峰谷坡??面中次一级的微小几何形态特征；当施加剪向应力时，随着剪向位移增加，这些小??的起伏体将被剪坏，但节理面强度较高或者法向应力较低时也可能发生剪胀而不??被剪坏。??总体上起伏度尺寸比粗糙度尺寸大一个数量级，两级起伏角表现的新表面形??态可分为平直形、锯齿形和台阶形三种，其中锯齿形表面形态是最常用来室内模拟??岩体结构面之一，其受到剪切时，会发生两种截然相异的力学效应，Ｓ卩“爬坡”和“啃??断［４］。所谓爬坡，就是结构面发生相对滑移时，


本文编号：3072437