加载速率影响的岩石变形场演化及声发射特征实验研究

发布时间：2018-05-04 14:48

  本文选题：数字散斑相关方法 + 加载速率　； 参考：《北方工业大学》2017年硕士论文

【摘要】：加载速率影响的岩石力学特性研究对深入认识岩石破坏机制、进一步开展岩石变形破坏理论分析、岩石工程施工技术改进以及岩石工程灾害防治都具有重要指导作用,是岩石力学研究的热点问题之一。论文以数字散斑相关方法和声发射系统作为实验观测手段,针对岩石变形局部化、宏观裂纹扩展及界面滑动三类问题,开展加载速率影响的岩石变形场演化及声发射特征实验研究。论文介绍了数字散斑相关方法的基本原理,阐述了数字散斑相关方法的优化模型;对声发射信号的产生原理、声发射信号分析方法以及声发射硬件设备进行了介绍;针对岩石变形局部化、宏观裂纹扩展及界面滑动三类问题搭建了实验观测系统。在加载速率影响的岩石变形局部化变形演化及声发射特征研究方面:通过对不同加载速率下岩石变形场、变形局部化启动、泊松比演化、能量演化研究,得到了加载速率影响的岩石变形局部化变形演化特征、声发射特征以及二者对应关系。在加载速率影响的岩石断裂变形演化及声发射特征研究方面:利用高速相机及声发射系统搭建实验观测系统,采用含Ⅰ型预制裂纹的花岗岩试件的三点弯曲实验方法,开展不同加载速率下岩石断裂过程中的变形场和声发射特征研究,得到了裂纹扩展速率、应力强度因子、裂纹张开位移和声发射时频域等参数演化规律。在加载速率影响的岩石界面滑动变形演化及声发射特征研究方面:利用花岗岩双面剪切模型开展岩石界面滑动实验,通过对不同加载速率下岩石界面滑动变形场演化及声发射信息的研究,得到了不同加载速率下岩石界面黏滑过程中的变形演化规律以及声发射演化特征。
[Abstract]:The study of rock mechanical properties influenced by loading rate plays an important role in the understanding of rock failure mechanism, further analysis of rock deformation and failure theory, improvement of rock engineering construction technology and prevention and control of rock engineering disasters. It is one of the hot issues in rock mechanics research. In this paper, the digital speckle correlation method and acoustic emission system are used as experimental observation methods to solve the problems of rock deformation localization, macroscopic crack growth and interface sliding. The evolution of rock deformation field and acoustic emission characteristics affected by loading rate were studied experimentally. This paper introduces the basic principle of digital speckle correlation method, describes the optimization model of digital speckle correlation method, introduces the principle of acoustic emission signal generation, acoustic emission signal analysis method and acoustic emission hardware equipment. An experimental observation system is built for rock deformation localization, macroscopic crack growth and interface sliding. In the aspect of deformation localization deformation evolution and acoustic emission characteristics of rock affected by loading rate, the rock deformation field, deformation localization start, Poisson's ratio evolution and energy evolution under different loading rates are studied. The evolution characteristics of rock deformation localization deformation, acoustic emission characteristics and their corresponding relations are obtained. In the aspect of rock fracture deformation evolution and acoustic emission characteristics influenced by loading rate, a high speed camera and acoustic emission system are used to set up an experimental observation system, and a three-point bending experimental method for granite specimens with mode I prefabricated cracks is adopted. The characteristics of deformation field and acoustic emission during rock fracture at different loading rates are studied. The evolution rules of crack propagation rate, stress intensity factor, crack opening displacement and time-frequency domain of acoustic emission are obtained. In the aspect of sliding deformation evolution and acoustic emission characteristics of rock interface influenced by loading rate, the rock interface sliding experiment is carried out by using the two-sided shear model of granite. By studying the evolution of sliding deformation field and acoustic emission information of rock interface under different loading rates, the evolution law of deformation and acoustic emission evolution of rock interface under different loading rates are obtained.
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU45

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本文编号：1843377