高温后花岗岩岩爆的声发射特征研究

发布时间：2018-04-09 06:00

  本文选题：岩石力学　切入点：岩爆　出处：《广西大学》2017年硕士论文

【摘要】：当前,随着地下工程不断向深部拓展,高温导致的岩爆灾害频发。岩爆是高地应力地区岩体开挖卸荷引起的动力破坏现象,对人员与财产安全具有严重威胁。高地温地区岩爆灾害的合理预测是深部地下岩体工程面临的重大科技难题。目前,声发射信号分析已成为岩爆预测的最重要途径之一。因此,高温后花岗岩岩爆的声发射特征研究对于深部地下岩体工程岩爆灾害的合理预测具有良好的工程意义与学术价值。本文利用声发射系统对经历过25℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃等不同高温后花岗岩真三轴岩爆模拟试验进行了全程监控,通过声发射信号分析,研究了小颗粒弹射、劈裂成板、块片弹射等岩爆过程中三种典型破坏现象之间的声发射特征差异,探讨了不同高温后花岗岩岩爆过程声发射信号的演化特征与岩爆发生的前兆信息,并利用声发射特征指标对不同高温后的岩爆烈度进行评价与规律分析,主要研究工作与结论如下:(1)在短时能量指标(ShortTime Energy,STE)的基础上,本文提出一种基于声发射信号定量化评价岩石脆性破坏烈度的新指标——短时能量总和(Short Time Energy Summation,STES)。研究表明,该指标是可行的,具有可反映岩石脆性破坏过程在一定历时内释放的AE总能量的特点,克服了只能反映某时刻AE能量的短时能量指标(Short Time Energy,STE)的局限性,较传统的绝对能量(Absolute Energy)指标更适用于岩爆烈度的定量化评价。(2)岩爆过程的声发射绝对能量指标与STES指标随温度变化曲线均表明,岩爆烈度随温度的升高呈先增大后减小的趋势,其中300℃高温后的岩爆烈度最强。这一结论有利于对高地温高应力条件下深部地下工程岩爆灾害的防控。(3)不同高温后花岗岩的岩爆过程均出现小颗粒弹射、劈裂成板、块片弹射等三个依次发生的典型破坏现象,这三种典型破坏现象的声发射特性具有一定的差异:小颗粒弹射现象的声发射信号幅值相对最低,主频相对最高,声纹图呈较明显的横杠形态,短时能量衰减迅速,STES值较低;劈裂成板现象声发射信号的幅值和主频相对较高,声纹图呈竖直纹形态,短时能量衰减迅速,STES值稍高;块片弹射现象的声发射信号幅值最高,主频相对最低,声纹图呈乱纹形态,短时能量震荡下降,STES值远高于前两者。这些差异的发现可为岩爆孕育过程中当前所处状态的识别提供科学依据,进而有利于岩爆的有效预测预警。(4)总体来看,不同高温后花岗岩岩爆过程声发射信号的撞击数、撞击数时间分形、绝对能量的演化特征与常温条件下是相似的。但是,岩爆前夕的撞击数“平静期”的持续时间随温度升高呈先减小后增加的趋势。值得注意是,AE信号的绝对能量指标在岩爆破坏前的塑性阶段存在“高能量区”,这可视为岩爆发生的前兆信息,“高能量区”的持续时间随温度升高呈先减小后增加趋势。
[Abstract]:At present, as underground engineering continues to expand to the deep, high-temperature induced rock burst disasters occur frequently.Rock burst is a dynamic failure phenomenon caused by excavation and unloading of rock mass in high ground stress area, which is a serious threat to the safety of personnel and property.Reasonable prediction of rock burst disaster in high geothermal area is an important scientific and technological problem for deep underground rock mass engineering.At present, acoustic emission signal analysis has become one of the most important ways to predict rockburst.Therefore, the study of acoustic emission characteristics of granite rock burst after high temperature has good engineering significance and academic value for the reasonable prediction of rock burst disaster in deep underground rock engineering.In this paper, the simulation test of true triaxial rockburst of granite has been monitored by acoustic emission system after different high temperatures, such as 25 鈩，

本文编号：1725134