巖石單軸壓縮試驗(yàn)是巖石力學(xué)特性測試的基本試驗(yàn)之一,巖樣加工精度影響巖石試驗(yàn)測試結(jié)果,主要包括端面不平行、端面與軸線垂直度和直徑誤差,端面不平行度包括頂面凸起、存在凹槽和局部翹起,端面與軸線垂直度則指端面與軸線存在傾斜情況。開發(fā)了用于測量圓柱形巖石試件幾何缺陷的檢測儀器,通過巖石單軸壓縮試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究了巖石試件幾何缺陷對其力學(xué)特性的影響。主要研究內(nèi)容如下:(1)基于激光位移傳感器研發(fā)了圓柱形巖石試件幾何缺陷檢測儀。設(shè)計(jì)了儀器的主要測量原理,介紹了設(shè)計(jì)的過程,設(shè)計(jì)了儀器的硬件部分包括單片機(jī)控制系統(tǒng)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、儀器支架模型的建立和加工。根據(jù)儀器的檢測原理,推導(dǎo)了計(jì)算平整度和垂直度的算法,并編寫了相應(yīng)程序,繼而開發(fā)了配套的控制和數(shù)據(jù)處理程序。(2)進(jìn)行了含幾何缺陷巖石試件的單軸壓縮試驗(yàn)。設(shè)計(jì)加工了5組含缺陷的巖石試件組,即:頂面中間凸起、頂面偏心凸起、局部翹起、頂面凹槽、傾斜試件。對加工的巖石試件組進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn),并用聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行巖石破壞過程監(jiān)測,得到了含缺陷巖石試件單軸壓縮的聲發(fā)射特征。單軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果表明:頂面中間凸起缺陷對巖石強(qiáng)度的影響較大,其平均單軸抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)巖石的64%,而偏心凸起缺陷對巖石的單軸抗壓強(qiáng)度的削弱更明顯,其平均抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)巖石的33.8%,凸起試件組的破壞形式受凸起影響較大,主要表現(xiàn)為凸起部分形成楔入體造成試件開裂破壞;局部翹起試件組平均抗壓強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)巖石組較為接近,破壞形式與標(biāo)準(zhǔn)巖石較為相似,頂面翹起角度較大時(shí),頂面破壞形成的滑移面有向頂面較低一側(cè)傾覆的趨勢;頂面凹槽試件組,在試驗(yàn)時(shí)頂面和壓力機(jī)壓頭之間未涂抹潤滑油,頂面形成環(huán)向的箍力,頂面凹槽附近未發(fā)生破壞;傾斜試件組平均單軸抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)巖石強(qiáng)度的93.3%,傾斜角度較小時(shí)破壞形式和標(biāo)準(zhǔn)巖石相似,傾角較大時(shí),巖石破壞后中間部分形成一個(gè)較大的楔入體,延伸到底面,兩個(gè)破裂面呈“V”字形。單軸壓縮試驗(yàn)中聲發(fā)射檢測到的數(shù)據(jù)顯示:巖石在臨近破壞時(shí),聲發(fā)射事件產(chǎn)生較為密集。(3)基于RFPA3D軟件進(jìn)行了含缺陷巖樣的數(shù)值模擬,建立了含缺陷巖樣模型,荷載通過加載蓋板傳遞以模擬實(shí)際加載板,設(shè)計(jì)了端面不平行度的3種典型形式:端面單點(diǎn)凸起(中心或偏心)、端面存在凹槽和端面單側(cè)翹起,對于端面與軸線垂直度設(shè)計(jì)了不同傾斜角度巖樣。數(shù)值模擬表明:端面存在中心凸起時(shí),凸起部分形成一個(gè)密實(shí)核,凸起較高時(shí)則呈現(xiàn)楔入效應(yīng),偏心凸起時(shí)巖樣呈現(xiàn)偏心剪切破壞特征。端面單側(cè)翹起時(shí),在翹起側(cè)出現(xiàn)應(yīng)力集中而產(chǎn)生局部破壞。端面存在凹槽時(shí),巖樣端面應(yīng)力發(fā)生轉(zhuǎn)移,凹槽直徑較大時(shí),凹槽兩側(cè)出現(xiàn)應(yīng)力集中。
【學(xué)位單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU45
【部分圖文】：

本文技術(shù)術(shù)路線圖

感器感器可精m。激光測表面發(fā)接收的反和光學(xué)位種方法又臺灣）在，臺達(dá)集了臺達(dá)集提供了三于量測產(chǎn)量范圍。精準(zhǔn)的量測光位移傳感器發(fā)生反射，反反射光束位位置傳感器又稱為激光在激光位移傳集團(tuán)公司生產(chǎn)集團(tuán)生產(chǎn)的激三款不同檢測產(chǎn)品尺寸、厚圍較小，但是測待測物體器原理為：反射的激光位置，計(jì)算出器接收到的光光三角測量法傳感器的研產(chǎn)的激光位激光位移傳測距離的激厚度、精度是重復(fù)精度體的位移變激光器發(fā)射光由光學(xué)位出待測表面光束有一個(gè)法[20]。研發(fā)水平處于位移傳感器傳感器。針對激光位移傳感度及形狀等應(yīng)度較高，在本變化量，射激光束置傳感到激光個(gè)夾角，兩于行業(yè)前具有高對不同精感器，都應(yīng)用。該本設(shè)計(jì)中

器測量/m0 30~0 55~0 90~圓柱形量范圍mm~50M~105 M~210 M形巖石試件幾表 2-1通訊接口MODBUS-RS485MODBUS-RS485MODBUS-RS485幾何缺陷檢測1 激光位移傳重復(fù)精2μm5μm15μm測及單軸壓縮傳感器型錄精度 取樣頻1ms1ms1ms縮特性研究頻率 線性度s ±0.1%s ±0.1%s ±0.1%度 % 55x% 55x% 55x
【參考文獻(xiàn)】

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1 劉超;;完整巖石試件和含有裂隙巖石試件在單軸壓縮下破壞過程的數(shù)值模擬研究[J];煤炭技術(shù);2014年08期

2 左衛(wèi);程永新;;Modbus協(xié)議原理及安全性分析[J];通信技術(shù);2013年12期

3 尤明慶;;完整巖石的強(qiáng)度和強(qiáng)度準(zhǔn)則[J];復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年05期

4 梁正召;張永彬;唐世斌;李連崇;唐春安;;巖體尺寸效應(yīng)及其特征參數(shù)計(jì)算[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2013年06期

5 王平;;巖石單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的探討與研究[J];四川水力發(fā)電;2013年02期

6 陳鵬;周志偉;;基于RFPA~(2D)的巖石尺寸效應(yīng)試驗(yàn)[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年06期

7 李曉潔;趙凱;鄭興明;;基于激光三角法的地表粗糙度測試儀的研制[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2012年08期

8 申培文;趙伏軍;趙延林;黃壽元;王宏宇;;單軸壓縮條件下預(yù)制裂紋巖塊破碎過程的數(shù)值模擬[J];礦業(yè)工程研究;2010年04期

9 許江;李樹春;唐曉軍;陶云奇;姜永東;;單軸壓縮下巖石聲發(fā)射定位實(shí)驗(yàn)的影響因素分析[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2008年04期

10 呂兆興;馮增朝;趙陽升;;巖石的非均質(zhì)性對其材料強(qiáng)度尺寸效應(yīng)的影響[J];煤炭學(xué)報(bào);2007年09期

本文編號：2866909