單軸加載下紅砂巖損傷強(qiáng)度的損傷表征及聲發(fā)射特性研究.pdf

1、巖石脆性破壞是個(gè)漸進(jìn)發(fā)生的過程，損傷強(qiáng)度是巖石破壞過程中重要的應(yīng)力門檻值，是巖石壓縮過程中不同破壞階段的分界點(diǎn)，也是裂紋非穩(wěn)定擴(kuò)展的起點(diǎn)。為充分了解紅砂巖單軸加載下?lián)p傷強(qiáng)度損傷與聲發(fā)射特征，本文通過對(duì)紅砂巖進(jìn)行室內(nèi)聲發(fā)射試驗(yàn)，分析了聲發(fā)射累計(jì)振鈴計(jì)數(shù)與主頻變化規(guī)律，探討了聲發(fā)射法、裂紋體積應(yīng)變模型法、損傷統(tǒng)計(jì)本構(gòu)模型法與耗散能法表征紅砂巖損傷的適用性與差異性；結(jié)合紅砂巖損傷強(qiáng)度，研究紅砂巖損傷強(qiáng)度聲發(fā)射變化規(guī)律與損傷特征。綜合以上研究?jī)?nèi)

2、容，主要研究結(jié)論如下：
　　（1）單軸加載下，基于裂紋應(yīng)變模型法確定的紅砂巖損傷強(qiáng)度與峰值強(qiáng)度的比為0.69~0.85。
　　（2）損傷強(qiáng)度前巖石內(nèi)部裂紋壓密后又重新擴(kuò)展，聲發(fā)射累計(jì)振鈴計(jì)數(shù)穩(wěn)定增加，損傷強(qiáng)度以后巖石內(nèi)部裂紋非穩(wěn)定擴(kuò)展，聲發(fā)射累計(jì)振鈴計(jì)數(shù)急劇增加，聲發(fā)射累計(jì)振鈴計(jì)數(shù)急劇增長(zhǎng)點(diǎn)在損傷強(qiáng)度以后，聲發(fā)射急劇增長(zhǎng)點(diǎn)比峰值應(yīng)力的值與損傷強(qiáng)度比峰值應(yīng)力的值差為0.15~0.3。
　?。?）在初始?jí)好茈A段和彈性階段，

3、聲發(fā)射主頻主要集中在100~350 kHz，損傷強(qiáng)度點(diǎn)后，有大量0~50 kHz和400~500 kHz的聲發(fā)射信號(hào)出現(xiàn)，聲發(fā)射主頻帶變寬，主頻范圍變?yōu)?~500 kHz；損傷強(qiáng)度以前，巖石內(nèi)部裂紋壓密與重新擴(kuò)展，0~160 kHz的低頻聲發(fā)射信號(hào)一般不超過加載全程的20%；300~500 kHz的高頻聲發(fā)射信號(hào)一般不超過16%。
　?。?）聲發(fā)射法、裂紋體積應(yīng)變模型法、損傷統(tǒng)計(jì)本構(gòu)模型法與耗散能法均能較好的表征紅砂巖單軸加載損傷

4、規(guī)律，四種損傷變量表征的損傷具有高度一致性，損傷強(qiáng)度處，基于聲發(fā)射法表征的損傷變量值不超過0.2，基于裂紋體積應(yīng)變模型法表征的損傷變量值不超過0.35，基于損傷統(tǒng)計(jì)本構(gòu)模型法表征的損傷變量值小于0.18，基于耗散能法表征的損傷變量值不超過0.15，基于裂紋體積應(yīng)變模型法表征的損傷變量要其他3種方法表征的損傷變量。損傷強(qiáng)度前，巖石損傷較小，損傷強(qiáng)度以后損傷急劇增大導(dǎo)致巖石失穩(wěn)破壞，巖石損傷主要集中在裂紋非穩(wěn)定擴(kuò)展階段。
　　（5）能