【摘要】：隨著淺部礦產(chǎn)資源的開(kāi)采殆盡,國(guó)內(nèi)外礦山相繼進(jìn)入深部開(kāi)采,在深部開(kāi)采條件下,巷道、硐室等工程開(kāi)挖是一個(gè)典型的巖體卸荷過(guò)程,易誘發(fā)巖爆等動(dòng)力災(zāi)害,嚴(yán)重威脅施工人員和設(shè)備安全。本文進(jìn)行了大理巖三軸加、卸荷試驗(yàn),研究了不同圍壓、不同卸荷速率條件(應(yīng)力路徑)下大理巖力學(xué)特性、能量演化機(jī)制、能量非線性演化模型、卸荷破壞強(qiáng)度準(zhǔn)則,建立了卸荷本構(gòu)模型,主要取得下列研究成果:(1)進(jìn)行了大理巖三軸加、卸荷試驗(yàn):常規(guī)三軸試驗(yàn)中,變形模量先急劇降低、后緩慢減小;泊松比隨著偏應(yīng)力的增加,先大幅度減小、后緩慢增加;宏觀上以剪切破壞為主,細(xì)觀上以沿晶斷裂為主;聲發(fā)射相對(duì)集中在加載初始階段和破壞階段。三軸卸荷試驗(yàn)中,變形模量隨圍壓的減小先增大,然后大幅度跳動(dòng)并迅速減小;而泊松比隨著圍壓的卸載急劇增加;宏觀上主要以縱向劈裂、剪切破壞等復(fù)合破裂為主,細(xì)觀上沿膠結(jié)物破裂為主;聲發(fā)射特征與常規(guī)三軸試驗(yàn)基本一致。(2)研究了大理巖三軸加、卸荷破壞能量演化特征和演化模型:加荷條件下應(yīng)力峰值點(diǎn)處能量常規(guī)三軸大于單軸壓縮;初始彈性能比例隨軸向應(yīng)變的增大而增大。三軸卸荷試驗(yàn)中,相同圍壓、不同卸荷速率下,巖樣彈性能、耗散能及耗散能比例隨軸向應(yīng)變的增大而增大;相同卸荷速率、不同圍壓下,巖石存儲(chǔ)的彈性能比例隨圍壓增大而增大;隨圍壓和卸荷速率的增大,卸荷點(diǎn)處巖樣耗散的能量越多。三軸加、卸荷試驗(yàn)中,當(dāng)應(yīng)力分別達(dá)到峰值應(yīng)力的81.63%和80.55%時(shí),系統(tǒng)進(jìn)入倍周期分叉區(qū),達(dá)到峰值應(yīng)力的84.75%和83.93%時(shí),系統(tǒng)進(jìn)入混沌狀態(tài)。(3)分析了大理巖三軸卸荷破壞的強(qiáng)度準(zhǔn)則,建立了卸荷本構(gòu)模型:用Mogi-Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則對(duì)卸軸壓、同時(shí)卸圍壓試驗(yàn)結(jié)果擬合效果較好;依據(jù)該準(zhǔn)則得到大理巖破裂面傾角約為66.54°,其理論值與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好;基于試驗(yàn)結(jié)果推導(dǎo)了巖石卸荷本構(gòu)模型。本文進(jìn)行了單軸壓縮、三軸加卸荷試驗(yàn),研究了大理巖不同應(yīng)力路徑下的力學(xué)特性;從能量角度研究巖石破壞機(jī)理,克服了單純依靠應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系建立強(qiáng)度準(zhǔn)則或以其大小作為破壞判據(jù)研究巖石破壞機(jī)理的缺陷,給巖石卸荷破壞機(jī)理的深入研究提供了一種新思路。巖石卸荷力學(xué)特性和演化機(jī)制的研究,不僅可以揭示卸荷誘發(fā)巖爆的力學(xué)機(jī)理,而且對(duì)深部地下工程有很好的參考和應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU45
【圖文】：

行了縱波波速測(cè)試，將波速離散性較大歸為一組進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。圖 2.1 巖樣密度波速散點(diǎn)圖1 Scattering plot of density wave speed of rock s2.76 2.78 2.8 2.82 2.84密度/g*cm-3300032003400360038004000度速m/*s-139 16421524141026625193792744174731841343281153836327 83362307134216729612079777449736859788069238382757214860

圖 2.4 MTS815 試驗(yàn)系統(tǒng)Fig. 2.4 MTS815 test system for rock統(tǒng)由加載系統(tǒng)、控制器、測(cè)量系統(tǒng)等、作動(dòng)器、伺服閥、三軸試驗(yàn)系統(tǒng)及孔傳感器、測(cè)力傳感器、引伸計(jì)、三軸室種傳感器組成；控制部分由反饋控成，其中程序控制包括函數(shù)發(fā)生器服閥控制等。MTS815 試驗(yàn)系統(tǒng)具有過(guò)管理軟件設(shè)計(jì)不同的的試驗(yàn)手段及控制方式。試驗(yàn)機(jī)常用的控制方式包置力傳感器力控制、軸向引伸計(jì)位移的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 2.1 所示。在常溫和高溫條件下進(jìn)行三軸壓縮的單軸拉、壓、彎、剪及蠕變等測(cè)試

美國(guó)美特斯工業(yè)系統(tǒng)有最大壓載荷量程 4600KN三軸圍壓 140MPa，最大三軸腔溫度范圍為常溫至 200℃內(nèi)環(huán)境箱-129℃～315℃，試件尺寸腔外 50～測(cè)試空間高度最大 1262m軸向液壓缸活塞沖試驗(yàn)框架整體剛度 1 液壓油流量 26.5 升/分鐘， 最大巖樣尺寸直徑 100mm 高 要軸向引伸計(jì)，標(biāo)距 50mm，軸向環(huán)向引伸計(jì)，+8.0 m

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2794634