深部巖體損傷變形特性研究.pdf

1、隨著淺部資源的逐漸減少和枯竭，礦物資源地下開采的深度越來越大。深層巖體處于高溫高壓的復(fù)雜環(huán)境下，使得巖土工程中的地質(zhì)相關(guān)的工程問題越來越突出。本文采用理論分析、實驗研究相結(jié)合的方法，對深部巖體在單軸壓縮、三軸壓縮、圍壓卸荷作用下的變形、損傷破壞及聲發(fā)射等相關(guān)問題進行了研究。 文中對巖石試樣進行了單軸壓縮實驗，在壓縮實驗的同時，使用了聲發(fā)射儀器實時記錄試件破壞過程中的聲發(fā)射信號，加載初期有少量聲發(fā)射，在荷載加至峰值載荷20％左右開

2、始大量出現(xiàn)聲發(fā)射活動，繼續(xù)加載，裂紋擴展緩凰聲發(fā)射率較低，在外力達到峰值載荷75％左右，聲發(fā)射活動顯著。通過單軸壓縮下巖石的應(yīng)力一應(yīng)變曲線研究得出：軸向應(yīng)力和軸向應(yīng)變的關(guān)系、損傷和應(yīng)變的關(guān)系、損傷和應(yīng)力的關(guān)系、聲發(fā)射振幅隨加載時間而變化趨勢、加載時間一聲發(fā)射振鈴總數(shù)的關(guān)系、加載時間一聲發(fā)射事件總數(shù)的關(guān)系和聲發(fā)射能量隨加載時間而發(fā)展變化關(guān)系。通過把巖石的聲發(fā)射Count累計數(shù)作為損傷變量建立的損傷模型，并用來給出損傷的演化趨勢，其結(jié)果與試

3、驗結(jié)果e匕較吻合。 由于聲發(fā)射是裂紋開展時釋放出來的彈性波，聲發(fā)射信號能作為衡量損傷發(fā)展的度量，本文利用三軸壓縮試驗進行變形和聲發(fā)射分析，進一步驗證了“歸一化”的聲發(fā)射Coullt累積數(shù)作為損傷變量D這一論斷。并在結(jié)合聲發(fā)射事件作為損傷變量的基礎(chǔ)上，運用分段曲線損傷模型給出了損傷的演化方程，其結(jié)果與Count-時間曲線相吻合。 通過卸荷不同圍壓及不同卸圍壓速率實驗發(fā)現(xiàn)，圍壓卸荷的速率越小，軸向應(yīng)變的變化越充分。這說明卸圍

4、壓速率越低，巖體內(nèi)裂隙的發(fā)展、傳播及應(yīng)力的轉(zhuǎn)移就越有充分的時間來完成，可以產(chǎn)生更多的破裂面，破碎的也比較充分。反之，圍壓卸荷的速率越大，裂隙傳播和應(yīng)力轉(zhuǎn)移越不充分，破裂也就更突然。'同時我們從卸荷的應(yīng)變一圍壓、應(yīng)力一圍壓曲線圖可以看出，雖然巖石試樣是出自同一塊巖體，但是個別巖樣強度分布有一定的離散性，這應(yīng)該是由于巖樣的結(jié)構(gòu)特征造成的。這種結(jié)構(gòu)特征使得巖樣局部產(chǎn)生較大變形，局部變形的不均勻性使得其他部位處于較復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致試驗結(jié)果不