基于颗粒流分析的岩石声发射平静期机理研究

发布时间：2020-02-24 13:42

【摘要】：岩石材料加载过程中存在声发射平静期现象,声发射平静期与地震灾害来临前的地震平静现象极为类似,弄清其产生的机制,对于地震灾害的预报研究以及岩体工程的稳定性监测具有十分重要的意义。为了揭示岩石材料声发射的平静期机理,本文针对岩石材料非均质性和含刚度异常区域的特征,借助颗粒流程序PFC~(2D),分别模拟了含不同刚度异常区域和不同均质度的岩样在单轴压缩条件下的声发射特征,建立起了岩石材料非均质性、刚度异常区域与声发射平静期的量化关系。主要研究内容和成果如下:(1)对某铅锌矿均质性较好的深埋花岗岩进行了室内单轴压缩试验,以其宏观力学参数结果为基础标定数值岩样的细观结构参数。由参数敏感性分析的结果确定了先调整接触法向和切向刚度之比κ*((?)*)匹配泊松比υ、然后依次更改有效模量E*((?)*)和黏结拉伸强度(?)_c匹配弹性模量E和单轴抗压强度UCS的参数标定方案,最终得到了一组与室内试验结果相符的颗粒流模型细观参数。(2)以颗粒流程序PFC~(2D)为平台,在上述标定后的岩石颗粒流模型细观参数基础上,构建了黏结拉伸强度值服从Weibull分布的非均质岩样,模拟分析了单轴压缩条件下不同均质度岩样的声发射特征,并引用统计学中的Z检验方法量化了岩样声发射平静期异常显著程度。结果表明岩样的声发射平静期在均质度为b=8至b=12的局部范围内非常显著;均质度b=14的岩样声发射平静期异常现象较为显著;其它均质度的岩样没有明显的声发射平静期。(3)采用同样的方法构建了含不同刚度异常区域的数值岩样,并量化了单轴压缩条件下岩样声发射平静期异常显著程度。结果表明岩样刚度异常区域的空间分布对声发射平静期具有一定影响,在保证异常区域面积不变的前提下,逐渐扩展其在受力方向上的延伸长度(同时缩小异常区域垂直方向的延伸长度),发现延伸长度小于10L(L=0.00625m)的岩样几乎不存在声发射平静现象,而大于10L的岩样均存在声发射平静期且十分显著;岩样异常区域在受力方向上延伸长度越长,声发射事件越集中分布于刚度异常的区域,岩样的破坏形式逐渐由剪切破坏转变为拉伸破坏。
【图文】：

时步,计算流程

开始计算理了一种显式的、时步化的程等更新模型的状态，直内需要执行一系列操作，程需要一个有效的、有步和上一时步计算的力度。型时间的基础上累加当颗粒的位置自动删除或当前颗粒的运动状态，采

黏结,接触模型,位移方程,力学行为

第二章颗粒离散元法的基本理论触模型。它是在线性接触模型的基础上增加了平行种平行的分界面形式：一种是无穷小的、线弹性无只能传递力），相当于线性接触模型；另一种是有限连接的界面（能传递力和力矩），可设想为一组以接平面的线性弹簧。如图 2.2 所示，，平行黏结模型通常件以及阻尼器等，一旦黏结上的最大法向应力或结便发生断裂，断裂后的平行黏结模型相当于线性
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD31

【参考文献】