热处理花岗岩三轴卸围压力学特性与声发射规律试验研究

发布时间：2017-08-18 22:21

  本文关键词：热处理花岗岩三轴卸围压力学特性与声发射规律试验研究

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【摘要】：温度处理后的岩体是人类工程活动走向深部中经常遇到的一类特殊复杂岩体,高温处理后的岩石在开挖卸荷条件下的强度、变形和破坏特征,将直接关系着人类工程的安全。为了研究热处理后的岩体在卸荷下的力学破坏特性,本文以花岗岩为研究对象,研究的主要工作如下:(1)对经历25-900℃温度热处理后的花岗岩进行质量、体积、密度、孔隙率和声波特征的测试,研究表明,随温度升高,岩石质量和密度减小,体积和孔隙率先减小后增大,波速和主频值先增大后减小。(2)对经历不同温度热处理后的花岗岩开展加卸载试验。对比分析了高温处理后岩石在不同应力路径下的应力-应变特征、强度特征和破坏形态,重点分析了热处理岩石在卸荷条件下的变形特性、变形参数特征。结果表明:在卸荷路径下经历300℃温度处理后的花岗岩变形至破坏最容易。(3)利用声发射信号采集系统,在对热处理后的花岗岩进行不同应力路径的力学压缩试验时,同步进行声发射信号的实时监测。声发射信号能够反应出岩石内部结构损伤的演化情况,通过声发射手段研究了高温处理后岩石在单轴压缩、常规三轴和三轴卸围压路径下的声发射信号特征,结合宏观力学特性,综合分析热处理岩石的变形破坏规律。(4)基于试验数据,研究热处理后的花岗岩在单三轴和卸围压下的能量耗散规律,初步探讨温度和应力路径对岩石能耗规律的影响,并根据能耗角度定义的损伤变量,初步分析了岩石内部损伤扩展规律。
【关键词】：岩石力学 高温热处理 卸围压 声发射 能量耗散
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU45
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 研究目的和意义9-11
• 1.2 国内外研究动态11-17
• 1.2.1 高温岩石物力特性研究动态11-13
• 1.2.2 岩石卸荷特性试验研究13-15
• 1.2.3 高温岩石声发射研究进展与现状15-16
• 1.2.4 高温岩石能量耗散特征研究16-17
• 1.3 研究存在的科学问题17-18
• 1.4 本文主要研究内容和技术路线18-19
• 1.4.1 研究内容18
• 1.4.2 技术路线18-19
• 第2章 试验方案及岩样制备19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 试验方案19-20
• 2.3 岩样制备20-23
• 2.3.1 取芯、切割及打磨20-22
• 2.3.2 加温处理22-23
• 2.4 试验过程23-29
• 2.4.1 质量及尺寸测量23-24
• 2.4.2 孔隙率测定24-26
• 2.4.3 声波试验26
• 2.4.4 力学压缩试验26-28
• 2.4.5 声发射检测试验28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 热处理花岗岩基础物理特性30-39
• 3.1 引言30
• 3.2 温度对花岗岩质量、体积和密度的影响30-33
• 3.3 温度对花岗岩孔隙率的影响33-34
• 3.4 温度对声波特性的影响34-38
• 3.4.1 时域曲线34-35
• 3.4.2 频域曲线35-36
• 3.4.3 时-频域曲线36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 热处理花岗岩三轴卸围压变形破坏特性研究39-57
• 4.1 引言39
• 4.2 应力-应变特征39-47
• 4.3 温度对卸荷变形的影响规律47-50
• 4.3.1 卸围压过程中的径向应变47-48
• 4.3.2 应变围压增量比48-50
• 4.4 温度对卸荷变形参数的影响规律50-54
• 4.5 破坏模式54-55
• 4.6 本章小结55-57
• 第5章 热处理花岗岩三轴卸围压声发射规律试验研究57-66
• 5.1 引言57
• 5.2 热处理花岗岩单轴压缩下声发射规律57-59
• 5.3 热处理花岗岩三轴压缩下声发射规律59-61
• 5.4 热处理花岗岩三轴卸围压下声发射规律61-63
• 5.5 声发射参数与温度和应力路径之间的关系63-65
• 5.6 本章小结65-66
• 第6章 热处理花岗岩加卸载条件下的能耗特征研究66-85
• 6.1 引言66-68
• 6.2 热处理花岗岩单轴压缩下的能耗特征68-71
• 6.3 热处理花岗岩三轴压缩下的能耗特征71-75
• 6.4 热处理花岗岩三轴卸围压条件下的能耗特征75-79
• 6.5 温度和应力路径对能耗的影响规律79-82
• 6.5.1 总吸收能与温度和路径的关系80
• 6.5.2 耗散能与温度和路径的关系80-81
• 6.5.3 峰值弹性应变能与温度和路径的关系81-82
• 6.6 基于能量耗散定义的损伤变量研究82-84
• 6.7 本章小结84-85
• 第7章 结论与展望85-89
• 7.1 主要结论85-86
• 7.2 展望86-89
• 参考文献89-97
• 致谢97-98
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果98

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本文编号：697103