不同预制裂隙破坏岩石力学性质及声发射特征分析
发布时间：2020-12-07 03:37
为了研究不同预制裂隙破坏岩石力学性质及声发射特征,论文采用室内试验和理论分析等方法,通过SAEU3H声发射系统和STAC 600-600型岩石三轴流变试验系统,开展了完整砂岩不同围压下三轴声发射试验、变化双裂隙间距的砂岩单轴声发射试验、不同位置单裂隙砂岩单轴试验和含不同倾角裂隙类岩石单轴试验,对其破坏演化及声发射信号特征进行了系统的研究。论文主要进行了以下研究工作:（1）根据完整砂岩不同围压下的三轴试验,得到了完整砂岩的应力加载时间曲线和应力-应变曲线,得到了完整砂岩的单轴抗压强度、内摩擦角、内聚力、以及弹性模量值。（2）通过对含有不同预制裂隙的砂岩进行单轴试验,得到了不同裂隙下岩石的强度特征。变化间距的预制双裂隙的砂岩,其强度随着预制裂隙间距的增大在一定范围内逐渐降低;含有距端部距离不同的水平单裂隙试件,强度随着单裂隙距离端部距离增大强度逐渐降低。（3）通过多次试验得到合适的水泥砂浆配合比(m水泥:m河沙:m水=1:0.75:0.375),配置出强度与砂岩相似的类岩石材料,利用类岩石材料预制了分别含有0°、15°、30...
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
加工好
不同预制裂隙破坏岩石力学性质及声发射特征分析10b取芯机c双端磨平机图2试验试样加工设备图Fig.2Testsampleprocessingequipmentdiagram图3加工好的砂岩试样Fig.3Processedsandstonesample2.1.2类岩石试件制备类岩石试件是采用φ50*100混凝土电通量塑料试模（如图4）以水泥砂浆为原料浇筑而成。水泥砂浆配合比通过多次试验最终确定为：m水泥：m河沙：m水=1:0.75：0.375，水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，河沙为中砂。该配比下制作的类岩石材料标准试件平均强度达到63.24MPa，试件强度接近的砂岩强度，满足试验要求。不同倾角裂隙的类岩石制作方式为：将电通量塑料试模切割出不同倾角的裂缝，浇筑试件时在试模裂隙中插入厚度为0.5mm，宽度20mm的PVC塑料薄片，插入深度为40mm，待试样初凝后拔出PVC塑料薄片。浇筑后的试样会在振动台上振动密实，然后覆保鲜膜放置12小时后拆模，标准养护28天后取出待用，制作好的试样如图5所示。
山东农业大学硕士学位论文11图4φ50*100混凝土电通量塑料试模Fig.4Concreteelectricfluxplastictestmold图5类岩石试件示意图Fig.5Schematicdiagramofrock-likespecimen2.2试验系统整个试验系统主要包括加载系统和监测系统，加载系统采用STAC600-600型岩石三轴流变试验系统进行加载试验，并且加载过程中使用SAEU3H声发射系统监测整个试验过程。2.2.1试验加载系统该试验使用的加载设备是STAC600-600型岩石三轴流变试验系统（图6），由法国顶尖拓普安公司（TOPINDUSTRIE）研发生产。STAC600-600型岩石三轴流变试验系统是一套多功能的精密仪器设备，该系统克服国内当下围绕岩石土体多相多场耦合试验及动态精细观测试验方面存在的不足，可以实时精准的模拟测试复杂环境围压工况下高应力场景。适用于岩石和混凝土等地质材料的三轴力学试验。主要用于测定岩石和混凝土材料的力学参数，如弹性模量，泊松比，抗压强度，体积模量和剪切模量、断裂韧性、内聚力和内摩擦角，Biot孔弹性常数，应力敏感性，抗张强度测试等。试验机试验标准试件尺寸为φ50×100mm，最大轴向试验应力可达380MPa，最大围压为60MPa，最大孔隙水压为10MPa。可开展下列的力学试验研究：1，常规的岩石、混凝土的力学试验：单轴压缩试验；三轴压缩试验；蠕变试验；松弛试验；2，岩石、混凝土的力学流变试验包括静水压力压缩流变试验；单轴压缩流变试验；三轴压缩流变试验；
本文编号：2902544
【文章来源】：山东农业大学山东省
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【学位级别】：硕士
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不同预制裂隙破坏岩石力学性质及声发射特征分析10b取芯机c双端磨平机图2试验试样加工设备图Fig.2Testsampleprocessingequipmentdiagram图3加工好的砂岩试样Fig.3Processedsandstonesample2.1.2类岩石试件制备类岩石试件是采用φ50*100混凝土电通量塑料试模（如图4）以水泥砂浆为原料浇筑而成。水泥砂浆配合比通过多次试验最终确定为：m水泥：m河沙：m水=1:0.75：0.375，水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，河沙为中砂。该配比下制作的类岩石材料标准试件平均强度达到63.24MPa，试件强度接近的砂岩强度，满足试验要求。不同倾角裂隙的类岩石制作方式为：将电通量塑料试模切割出不同倾角的裂缝，浇筑试件时在试模裂隙中插入厚度为0.5mm，宽度20mm的PVC塑料薄片，插入深度为40mm，待试样初凝后拔出PVC塑料薄片。浇筑后的试样会在振动台上振动密实，然后覆保鲜膜放置12小时后拆模，标准养护28天后取出待用，制作好的试样如图5所示。
山东农业大学硕士学位论文11图4φ50*100混凝土电通量塑料试模Fig.4Concreteelectricfluxplastictestmold图5类岩石试件示意图Fig.5Schematicdiagramofrock-likespecimen2.2试验系统整个试验系统主要包括加载系统和监测系统，加载系统采用STAC600-600型岩石三轴流变试验系统进行加载试验，并且加载过程中使用SAEU3H声发射系统监测整个试验过程。2.2.1试验加载系统该试验使用的加载设备是STAC600-600型岩石三轴流变试验系统（图6），由法国顶尖拓普安公司（TOPINDUSTRIE）研发生产。STAC600-600型岩石三轴流变试验系统是一套多功能的精密仪器设备，该系统克服国内当下围绕岩石土体多相多场耦合试验及动态精细观测试验方面存在的不足，可以实时精准的模拟测试复杂环境围压工况下高应力场景。适用于岩石和混凝土等地质材料的三轴力学试验。主要用于测定岩石和混凝土材料的力学参数，如弹性模量，泊松比，抗压强度，体积模量和剪切模量、断裂韧性、内聚力和内摩擦角，Biot孔弹性常数，应力敏感性，抗张强度测试等。试验机试验标准试件尺寸为φ50×100mm，最大轴向试验应力可达380MPa，最大围压为60MPa，最大孔隙水压为10MPa。可开展下列的力学试验研究：1，常规的岩石、混凝土的力学试验：单轴压缩试验；三轴压缩试验；蠕变试验；松弛试验；2，岩石、混凝土的力学流变试验包括静水压力压缩流变试验；单轴压缩流变试验；三轴压缩流变试验；
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