循环加卸载下岩石的声发射特性及Kaiser效应特征研究
发布时间：2020-12-04 13:10
地应力通常也称为原岩应力,是指岩土体内一点固有的应力状态,是实现岩土工程的科学设计和安全施工的必要基础。目前国内外常用的地应力测试方法有水压致裂法、应力解除法,但存在测量条件差、费用高等限制。声发射法利用岩石材料的Kaiser效应,直接进行钻孔岩芯测量,受到了国内外的重视。但是,这种方法还存在像加载方式的选择、Kaiser效应的影响因素等问题需要进一步研究。为此,通过RMT-100B型岩石力学伺服试验机和美国物理声学公司Micro-Ⅱ Express型声发射监测系统,对花岗岩、砂岩、片麻岩进行不同循环应力水平σci下等幅循环加卸载和分级循环加卸载的试验研究,主要研究内容和结论如下:（1）深入分析不同循环应力水平和分级循环加卸载条件下,三种典型岩石的应力-时间-声发射参数曲线特征及不同循环加卸载条件对Kaiser效应的影响。结果表明,三种岩石的Kaiser效应均发生在峰值强度的5%～20%之间;当σci<先期最大应力σmk时,循环加载能够使岩石试件跨过压密阶段,有效减弱摩擦型声发射现象的产生;当σci》σmk时,振铃累计计数曲线呈台阶状上升,岩石内部发生了裂纹的扩展或新裂纹的孕育,...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
声发射监测原理示意图
第2章声发射及参数分析法-13-图2-3岩石的主要声发射源图2-4声发射信号提取参数示意图2.1.2kaiser效应Kaiser效应是在1950年由德国学者Kaiser研究金属拉伸试验过程中的声发射特性时所发现。材料被再次加载过程中，在加载应力值达到先前所受最大应力之前几乎不产生声发射信号，当达到先前最大应力时产生剧烈声发射事件称为Kaiser效应，如图2-5所示。Goodman等人在1963年对岩石进行压缩试验中时岩石声发射源端面效应弹塑性变形断裂、破坏滑移变形孪生变形裂纹的摩擦闭合位错运动滑移带形成沿裂纹面的摩擦闭合应力孪生变形弹性孪生孪生带的扩展胶结物和夹杂物的断裂裂纹的起裂和扩展孔洞的贯通和聚合微裂纹的形成宏观裂纹的形成裂纹的连接裂纹的扩展
燕山大学工学硕士学位论文-14-发现了Kaiser效应；随后，学者对岩石的Kaiser效应进行了大量的试验研究。Kaiser在声发射技术中有着重要用途：（1）新生裂纹的声发射检测；（2）推测岩体或其他材料原先所受最大应力；（3）检测疲劳裂纹起始与扩展。图2-5应力-时间-声发射参数示意图岩石的Kaiser效应也说明了其对过去变形和受力历史有着“记忆能力”。从微观上看，是岩体内部晶体颗粒产生了错动，裂纹起裂、闭合、扩展的过程；从宏观看，是岩体内部出现大面积损伤，裂纹贯通，形成破坏面。因此，我们可以通过绘制应力-时间-声发射特征（累计振铃计数和能量）曲线来综合拾取Kaiser点，推测岩石先前所受的最大应力；同时，也能够帮助我们认识加载过程中试件内部的受力状态，有助于我们对岩体破坏损伤机理的研究。目前最为常用判断Kaiser点的方法为声发射特征参数，而参数中累计振铃计数最为明显[62]。对声发射特征参数曲线处理的方法有以下几种[63]：（1）跳跃点法；（2）切线交汇法；（3）最大曲率点法；（4）双线性回归分析法；（5）斜率突变点法；（6）重表极差分析法。本文主要研究循环加载对岩石Kaiser效应的影响，循环过程也是滤噪过程，能够使Kaiser效应更为凸显，因此，本文采用切线交汇法拾取Kaiser点，如图2-6所示，该方法是利用应力-振铃累计计数-时间曲线，做出平静段和线性突增段的切线，两切线的交点所对应的应力值即为先前最大应力；同时本文做出能量Kaiser点
【参考文献】：
期刊论文
[1]单轴压缩下两类脆性岩石声发射特征试验研究[J]. 王林均,张搏,钱志宽,乐巧丽,洪京京. 工程地质学报. 2019(04)
[2]单轴压缩与劈裂荷载下灰岩声发射b值特性研究[J]. 刘希灵,刘周,李夕兵,韩梦思. 岩土力学. 2019(S1)
[3]砂岩循环加卸载下损伤特性及声发射Kaiser效应研究[J]. 刘海涛,秦涛. 煤炭科学技术. 2019(06)
[4]深部环境下岩石声发射地应力测试及其应用[J]. 李啸,汪仁建,李秋涛,彭康. 矿冶工程. 2019(02)
[5]岩石循环加卸载作用下能量的演化规律[J]. 詹可亮,薛俊华,刘之喜. 煤矿安全. 2019(03)
[6]增量循环加卸载下岩石峰值强度前声发射特性试验研究[J]. 李庶林,周梦婧,高真平,陈东霞,张建霖,胡静云. 岩石力学与工程学报. 2019(04)
[7]不同层理方向煤岩单轴压缩声发射特征试验[J]. 宋远,李化敏,刘闯. 煤矿安全. 2018(11)
[8]基于声发射时空演化的岩石全应力–应变曲线阶段特征分析[J]. 邓绪彪,刘远征,邢矿,于怀昌. 岩石力学与工程学报. 2018(S2)
[9]循环加载对沉积岩岩石Kaiser效应影响的试验研究[J]. 杨东辉,赵毅鑫,张村,滕腾,何祥,王伟,韩鹏华. 岩石力学与工程学报. 2018(12)
[10]循环加卸载下花岗岩非均匀变形演化的声发射特征试验研究[J]. 杨小彬,韩心星,刘恩来,张子鹏,王逍遥. 岩土力学. 2018(08)
博士论文
[1]岩石应力记忆特性的声发射试验及理论研究[D]. 傅翔.重庆大学 2016
硕士论文
[1]单轴循环加卸载条件下砂岩能量演化规律及声发射特征研究[D]. 周元超.山东农业大学 2019
[2]基于声发射的花岗岩拉剪破裂识别方法研究[D]. 闫召富.广西大学 2018
[3]基于声发射的岩石破裂模式分析研究[D]. 刘文德.成都理工大学 2018
[4]不同加载路径对岩石Kaiser效应影响的试验研究[D]. 鲁会军.昆明理工大学 2017
[5]单轴压缩条件下煤矿岩石破坏过程的声发射特征研究[D]. 张宇.安徽理工大学 2015
[6]岩石单轴加载声发射特性研究[D]. 王鹏.东北大学 2013
[7]加载方向对岩石Kaiser效应的影响研究[D]. 江小城.重庆大学 2013
[8]加载速率对岩石Kaiser效应影响的试验研究[D]. 郭亚奔.昆明理工大学 2013
[9]石灰岩破坏过程声发射及裂隙渗流特性研究[D]. 包春燕.大连海事大学 2010
本文编号：2897666
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
声发射监测原理示意图
第2章声发射及参数分析法-13-图2-3岩石的主要声发射源图2-4声发射信号提取参数示意图2.1.2kaiser效应Kaiser效应是在1950年由德国学者Kaiser研究金属拉伸试验过程中的声发射特性时所发现。材料被再次加载过程中，在加载应力值达到先前所受最大应力之前几乎不产生声发射信号，当达到先前最大应力时产生剧烈声发射事件称为Kaiser效应，如图2-5所示。Goodman等人在1963年对岩石进行压缩试验中时岩石声发射源端面效应弹塑性变形断裂、破坏滑移变形孪生变形裂纹的摩擦闭合位错运动滑移带形成沿裂纹面的摩擦闭合应力孪生变形弹性孪生孪生带的扩展胶结物和夹杂物的断裂裂纹的起裂和扩展孔洞的贯通和聚合微裂纹的形成宏观裂纹的形成裂纹的连接裂纹的扩展
燕山大学工学硕士学位论文-14-发现了Kaiser效应；随后，学者对岩石的Kaiser效应进行了大量的试验研究。Kaiser在声发射技术中有着重要用途：（1）新生裂纹的声发射检测；（2）推测岩体或其他材料原先所受最大应力；（3）检测疲劳裂纹起始与扩展。图2-5应力-时间-声发射参数示意图岩石的Kaiser效应也说明了其对过去变形和受力历史有着“记忆能力”。从微观上看，是岩体内部晶体颗粒产生了错动，裂纹起裂、闭合、扩展的过程；从宏观看，是岩体内部出现大面积损伤，裂纹贯通，形成破坏面。因此，我们可以通过绘制应力-时间-声发射特征（累计振铃计数和能量）曲线来综合拾取Kaiser点，推测岩石先前所受的最大应力；同时，也能够帮助我们认识加载过程中试件内部的受力状态，有助于我们对岩体破坏损伤机理的研究。目前最为常用判断Kaiser点的方法为声发射特征参数，而参数中累计振铃计数最为明显[62]。对声发射特征参数曲线处理的方法有以下几种[63]：（1）跳跃点法；（2）切线交汇法；（3）最大曲率点法；（4）双线性回归分析法；（5）斜率突变点法；（6）重表极差分析法。本文主要研究循环加载对岩石Kaiser效应的影响，循环过程也是滤噪过程，能够使Kaiser效应更为凸显，因此，本文采用切线交汇法拾取Kaiser点，如图2-6所示，该方法是利用应力-振铃累计计数-时间曲线，做出平静段和线性突增段的切线，两切线的交点所对应的应力值即为先前最大应力；同时本文做出能量Kaiser点
【参考文献】：
期刊论文
[1]单轴压缩下两类脆性岩石声发射特征试验研究[J]. 王林均,张搏,钱志宽,乐巧丽,洪京京. 工程地质学报. 2019(04)
[2]单轴压缩与劈裂荷载下灰岩声发射b值特性研究[J]. 刘希灵,刘周,李夕兵,韩梦思. 岩土力学. 2019(S1)
[3]砂岩循环加卸载下损伤特性及声发射Kaiser效应研究[J]. 刘海涛,秦涛. 煤炭科学技术. 2019(06)
[4]深部环境下岩石声发射地应力测试及其应用[J]. 李啸,汪仁建,李秋涛,彭康. 矿冶工程. 2019(02)
[5]岩石循环加卸载作用下能量的演化规律[J]. 詹可亮,薛俊华,刘之喜. 煤矿安全. 2019(03)
[6]增量循环加卸载下岩石峰值强度前声发射特性试验研究[J]. 李庶林,周梦婧,高真平,陈东霞,张建霖,胡静云. 岩石力学与工程学报. 2019(04)
[7]不同层理方向煤岩单轴压缩声发射特征试验[J]. 宋远,李化敏,刘闯. 煤矿安全. 2018(11)
[8]基于声发射时空演化的岩石全应力–应变曲线阶段特征分析[J]. 邓绪彪,刘远征,邢矿,于怀昌. 岩石力学与工程学报. 2018(S2)
[9]循环加载对沉积岩岩石Kaiser效应影响的试验研究[J]. 杨东辉,赵毅鑫,张村,滕腾,何祥,王伟,韩鹏华. 岩石力学与工程学报. 2018(12)
[10]循环加卸载下花岗岩非均匀变形演化的声发射特征试验研究[J]. 杨小彬,韩心星,刘恩来,张子鹏,王逍遥. 岩土力学. 2018(08)
博士论文
[1]岩石应力记忆特性的声发射试验及理论研究[D]. 傅翔.重庆大学 2016
硕士论文
[1]单轴循环加卸载条件下砂岩能量演化规律及声发射特征研究[D]. 周元超.山东农业大学 2019
[2]基于声发射的花岗岩拉剪破裂识别方法研究[D]. 闫召富.广西大学 2018
[3]基于声发射的岩石破裂模式分析研究[D]. 刘文德.成都理工大学 2018
[4]不同加载路径对岩石Kaiser效应影响的试验研究[D]. 鲁会军.昆明理工大学 2017
[5]单轴压缩条件下煤矿岩石破坏过程的声发射特征研究[D]. 张宇.安徽理工大学 2015
[6]岩石单轴加载声发射特性研究[D]. 王鹏.东北大学 2013
[7]加载方向对岩石Kaiser效应的影响研究[D]. 江小城.重庆大学 2013
[8]加载速率对岩石Kaiser效应影响的试验研究[D]. 郭亚奔.昆明理工大学 2013
[9]石灰岩破坏过程声发射及裂隙渗流特性研究[D]. 包春燕.大连海事大学 2010
本文编号：2897666
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