本文關(guān)鍵詞：點(diǎn)荷載作用下巖石應(yīng)力記憶效應(yīng)的聲發(fā)射試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：地應(yīng)力是地下礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)的重要依據(jù)之一,國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)地應(yīng)力的測(cè)試展開(kāi)了大量研究,但是目前仍缺少一種簡(jiǎn)單便捷且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的地應(yīng)力測(cè)量方法。本文立足于聲發(fā)射法測(cè)地應(yīng)力的理論基礎(chǔ),通過(guò)室內(nèi)聲發(fā)射試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的手段,研究了點(diǎn)荷載作用下巖石對(duì)先前應(yīng)力的記憶效應(yīng),進(jìn)而驗(yàn)證了點(diǎn)荷載估算地應(yīng)力的可行性。主要工作與結(jié)論如下:(1)根據(jù)國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)試驗(yàn)方法委員會(huì)對(duì)點(diǎn)荷載試驗(yàn)的“建議方法”加工了紅砂巖巖石試件,并對(duì)試件波速進(jìn)行了測(cè)定。然后,開(kāi)展了單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),根據(jù)單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果,確定了2MPa~24MPa作為平面荷載條件下試件Kaiser效應(yīng)存在性試驗(yàn)的分級(jí)范圍;(2)驗(yàn)證了選用的紅砂巖試件的Kaiser效應(yīng)存在性。開(kāi)展了循環(huán)加卸載聲發(fā)射試驗(yàn),分析了試件受壓過(guò)程中的應(yīng)力、時(shí)間、聲發(fā)射事件數(shù)之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)試件在受壓過(guò)程中具有較為明顯的聲發(fā)射Kaiser效應(yīng)表征;(3)分析了不同平面荷載后點(diǎn)荷載加載過(guò)程中的聲發(fā)射振鈴計(jì)數(shù)和能量的變化規(guī)律。加載速率一致的情況下,隨著試件所受平面荷載的增大,點(diǎn)荷載加載過(guò)程中的聲發(fā)射振鈴計(jì)數(shù)明顯開(kāi)始增多的時(shí)間點(diǎn)和聲發(fā)射絕對(duì)能量明顯開(kāi)始增強(qiáng)的時(shí)間點(diǎn)具有明顯的后移趨勢(shì);(4)利用離散元數(shù)值模擬軟件PFC構(gòu)建了與室內(nèi)試驗(yàn)尺寸相符的模型試件,并分別賦予墻體單元,顆粒單元和接觸單元相應(yīng)物理力學(xué)參數(shù);(5)驗(yàn)證了構(gòu)建模型的可行性。首先,對(duì)構(gòu)建的模型進(jìn)行了單軸壓縮試驗(yàn),得到模型單軸抗壓強(qiáng)度為50MPa,與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果基本相符;其次,開(kāi)展了點(diǎn)荷載加載數(shù)值模擬試驗(yàn),最終破壞顯示為拉伸破壞,且破壞面通過(guò)上下兩錐形加壓頭,破壞為有效破壞。綜合上述結(jié)果,參數(shù)設(shè)置合理有效;(6)在試件彈性范圍內(nèi),進(jìn)行了不同平面荷載后,點(diǎn)荷載加載模擬,觀察模型試件內(nèi)部微裂紋擴(kuò)展發(fā)育狀況,并實(shí)時(shí)采集了加載破壞過(guò)程的微裂紋數(shù)目和內(nèi)部應(yīng)力變化。分析結(jié)果顯示,在時(shí)間上,隨著先前所受平面荷載的增大,點(diǎn)荷載加載過(guò)程中微裂紋數(shù)量突增點(diǎn)有不斷延遲的趨勢(shì);在應(yīng)力表現(xiàn)上,隨著先前所受的平面應(yīng)力的不斷增大,試件在點(diǎn)荷載加載過(guò)程中裂紋數(shù)量突增時(shí)所需要的軸向應(yīng)力不斷增大。
【關(guān)鍵詞】：地應(yīng)力 點(diǎn)荷載 聲發(fā)射Kaiser效應(yīng) PFC
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU45
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 引言8-9
• 1.2 課題來(lái)源9
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.3.1 聲發(fā)射法測(cè)地應(yīng)力9-11
• 1.3.2 聲發(fā)射測(cè)地應(yīng)力存在的主要問(wèn)題11-12
• 1.4 研究目的與意義12
• 1.5 研究?jī)?nèi)容與方法12-14
• 1.6 技術(shù)路線圖14-15
• 第二章 試件Kaiser效應(yīng)存在性試驗(yàn)研究15-26
• 2.1 引言15
• 2.2 試件制備15-18
• 2.3 試驗(yàn)系統(tǒng)18-19
• 2.3.1 加載系統(tǒng)18
• 2.3.2 聲發(fā)射信息采集系統(tǒng)18-19
• 2.4 單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)19-20
• 2.4.1 試驗(yàn)過(guò)程19
• 2.4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析19-20
• 2.5 平面加載條件下紅砂巖Kaiser效應(yīng)存在性試驗(yàn)20-25
• 2.5.1 試驗(yàn)過(guò)程21-22
• 2.5.2 試驗(yàn)結(jié)果分析22-25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第三章 點(diǎn)荷載聲發(fā)射試驗(yàn)研究26-50
• 3.1 引言26
• 3.2 地應(yīng)力測(cè)試技術(shù)26-27
• 3.2.1 直接測(cè)量法26-27
• 3.2.2 間接測(cè)量法27
• 3.3 點(diǎn)荷載聲發(fā)射試驗(yàn)27-47
• 3.3.1 試驗(yàn)的基本思想27
• 3.3.2 試驗(yàn)方案27-33
• 3.3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析33-47
• 3.4 點(diǎn)荷載加載條件下巖石損傷機(jī)制分析47-48
• 3.5 小結(jié)48-50
• 第四章 點(diǎn)荷載加載破壞數(shù)值模擬研究50-62
• 4.1 引言50
• 4.2 PFC顆粒流軟件簡(jiǎn)介50-52
• 4.2.1 模型構(gòu)建的基本假定51
• 4.2.2 計(jì)算的基本思想51-52
• 4.2.3 PFC程序求解步驟52
• 4.3 PFC程序的基本理論52-54
• 4.3.1 接觸單元52-53
• 4.3.2 顆粒單元53
• 4.3.3 邊界和初始條件53-54
• 4.4 顆粒接觸模型54
• 4.4.1 接觸剛度模型54
• 4.4.2 滑動(dòng)模型54
• 4.4.3 黏結(jié)模型54
• 4.5 模擬內(nèi)容及模型的建立54-57
• 4.6 數(shù)值模擬結(jié)果分析57-61
• 4.7 小結(jié)61-62
• 第五章 結(jié)論與展望62-64
• 5.1 主要結(jié)論62-63
• 5.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 致謝67-68
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果68-69

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本文編號(hào)：372554