深部巖體損傷變形特性研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

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

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