周期荷載作用下巖石變形與損傷規(guī)律及其非線性特征.pdf

1、巖石在復(fù)雜荷載路徑與受荷歷史下的變形和損傷特性是巖石力學(xué)研究的難點，周期荷載是其中最常見也是最簡單的力學(xué)現(xiàn)象，并且其與巖石的單調(diào)荷載方式密切相關(guān)，因此，周期荷載可以作為復(fù)雜荷載路徑與受荷歷史下巖石力學(xué)研究的“突破口”。選擇重慶地區(qū)常見的砂巖、灰?guī)r作為研究對象，以砂巖為主，利用西南資源開發(fā)及環(huán)境災(zāi)害控制工程教育部重點實驗室（重慶大學(xué)）的MTS815巖石力學(xué)試驗機、16CHs SAMOS?System聲發(fā)射測試系統(tǒng)、中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與

2、工程研究所凍土工程國家重點實驗室的CT機專用加載試驗設(shè)備對單調(diào)及周期荷載作用下巖石的宏觀變形及損傷特性、巖石損傷破壞過程中的聲發(fā)射特性及其CT細(xì)觀損傷演化規(guī)律進(jìn)行了實驗研究，并結(jié)合損傷力學(xué)和非線性理論進(jìn)行了有益的探討，通過以上研究，在以下方面取得一些進(jìn)展：
　　1）提出了周期荷載作用下巖石損傷破壞的四階段規(guī)律，并在 AE實驗、CT實驗、以及突變、分形理論分析中進(jìn)行了證明和進(jìn)一步說明；
　　2）本文實驗表明：巖石在低周期荷載破

3、壞過程中出現(xiàn)明顯的Felicity效應(yīng)，F(xiàn)elicity比有總體下降的趨勢，而且Felicity比有明顯的階段性特征。本文研究同時發(fā)現(xiàn)：周期荷載作用下巖石損傷過程中，定義出現(xiàn)“明顯”聲發(fā)射的標(biāo)準(zhǔn)只要在合理的范圍內(nèi)，并不影響Felicity比的演化趨勢；
　　3）為研究卸載時巖石的AE特性，提出了AE卸載比的概念，無論軸向應(yīng)力的還是軸向應(yīng)變的AE卸載比曲線都印證了周期荷載作用下巖石損傷破壞具有階段性特征；
　　4）巖石的種類、

4、構(gòu)造和均勻程度是AE定位實驗的主要影響因素。本次砂巖AE定位實驗結(jié)果顯示，AE源呈散漫分布于試樣中部，兩端沒有明顯的條帶叢集現(xiàn)象，中部沒有得到聲發(fā)射定位事件的“空白區(qū)”。對于此類巖石，微破裂的空間分布對主破裂的空間位置并無明顯的指示意義；
　　5）采用中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所凍土工程國家重點實驗室的CT機專用加載試驗設(shè)備進(jìn)行了多級（兩級）循環(huán)荷載下巖石損傷實時CT細(xì)觀實驗，實驗觀察到了巖樣損傷演化方式的轉(zhuǎn)變過程，得到了巖

5、石損傷破壞過程中CT數(shù)、密度和標(biāo)準(zhǔn)差等參數(shù)的演化過程；
　　6）提出損傷突變的概念，建立了以累計AE能量代表損傷的尖點突變模型，運用這一模型進(jìn)行了周期荷載破壞過程和單調(diào)加載破壞過程的損傷突變分析，進(jìn)一步說明了本文提出的周期荷載作用下巖石損傷破壞的四階段規(guī)律；
　　7）通過對單調(diào)及周期荷載下巖石AE序列的關(guān)聯(lián)維分析，說明在巖石破壞過程中，其AE序列存在降維的規(guī)律；
　　8）對某礦山露天采場邊坡位移序列的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，該邊