单轴压缩条件不同含水率红砂岩声发射特性试验研究

发布时间：2020-05-13 16:28

【摘要】：为寻求不同含水条件下红砂岩破坏前兆特征和临界破坏判据,采用高低两种不同频率的声发射通道,对干燥、自然和饱水三种状态的红砂岩试件进行了单轴压缩声发射(AE)试验。采用裂纹体积应变法确定了红砂岩受压破坏各阶段的特征强度,分析了高、低频通道中AE特征参数随轴向应变变化规律,重点研究了两种不同频率的通道中AE主频、幅度分布特征,进而建立了基于AE信号主频与幅度关系的岩石破坏前兆判据。得到结论如下:(1)随着含水率的增加,高、低频通道中撞击率和振铃计数率在数量上减少,但高频通道中撞击率和振铃计数率变化趋势相同,而低频通道撞击率与振铃计数率变化趋势相反,并且水对这种规律起到延后作用。同时表明红砂岩破坏过程中以低频AE信号为主。(2)高、低频通道中的r值(累计撞击率/累计能率)均经历了“上升-下降-持续低值”的变化过程,表明红砂岩受压破坏过程前期产生较多小能量AE撞击,大能量撞击在破坏后期出现,含水率的增加延缓了大能量撞击的出现。(3)RA值(上升时间/幅度)分析表明,红砂岩受压破坏过程前期以低频剪切破裂为主,后期以低频张拉破裂为主,整个过程伴随高频剪切破裂。应力峰值前,对应张拉破裂的高频AE信号增加,对应剪切破裂的低频AE信号增多。(4)通过高、低频通道中的AE信号(主频-幅度)模式共同预测红砂岩破坏失稳,有助于提高预判准确性,具体判别模式为:干燥状态下,高频通道中,高幅度的200kHz~300kHz信号出现,中幅度的200kHz~300kHz信号频带加宽;低频通道中,高幅度的40kHz~60kHz信号增多,可认为岩石即将发生主破裂。自然状态下,高频通道中,高幅度的250kHz~300kHz信号出现,中幅度的200kHz~300kHz信号频带加宽,低幅度的390kHz~405kHz信号出现;低频通道中,高幅度的40kHz~60kHz信号增多,可认为岩石即将发生主破裂。饱水状态下,高频通道中,中幅度的200kHz~300kHz信号频带加宽,低幅度的200kHz~250kHz信号出现;低频通道中,中幅度的40kHz~60kHz信号增多,可认为岩石即将发生主破裂。
【图文】：

力学试验

7图 2.1 RMT-150C 型力学试验系统 14 个不同的传感器采集参数，以实现不同类下进行。详细传感器配置见表 2.1。手动模式停”按钮进行中间调整或是在本步骤完成后进模式是先设置好每一步的试验参数，然后自动行复杂的循环加载试验。试验结束后，系统可-应变图形处理，并可给出弹性模量、泊松比等试验数据参数，，以便用其他软件进行数据处理

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第二章不同含水率红砂岩单轴压缩声发射试验表 2.2 AE 传感器型号尺寸（mm）中心频率（kHz）频率范围（kHz）类型R3α 19×22 30 20~180R6α 19×22 60 35~100常规R15α 19×22 150 50~200WD 18×17 55 100~1000宽频UT-1000 18×17 65 60~1000R.45 29×33 7.5 1~30低频R1.5 29×33 14 5~20Micro30 10×12 125 100~600Nano30 8×8 140 125~750微型PICO 5×4 250 200~750
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD315

【参考文献】