本文選題：砂巖　切入點(diǎn)：泥巖　出處：《安徽理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文通過對信湖礦井底車場的頂板和底板內(nèi)兩組砂巖和泥巖取芯,利用理論分析、實(shí)驗(yàn)室單軸壓縮試驗(yàn)、和RFPA2D數(shù)值模擬的手段,對不同應(yīng)力路徑下砂巖和泥巖在單軸壓縮下變形破壞全過程進(jìn)行聲發(fā)射研究,通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到在加載壓縮過程中巖石的AE特征、聲發(fā)射點(diǎn)的空間演化規(guī)律,以此分析巖石的力學(xué)性質(zhì)的變化及其變形、損傷破壞情況、破壞模式的對比,可以對巖石的破壞進(jìn)行監(jiān)測預(yù)報(bào)。論文主要進(jìn)行以下研究工作:(1)根據(jù)不同應(yīng)力路徑下的砂巖和泥巖的單軸加載試驗(yàn)得到,砂巖和泥巖在加載破壞過程中全都經(jīng)歷了初始壓密階段、彈性階段、塑性階段和峰后破壞階段;伴隨著巖石單軸抗壓強(qiáng)度的增加,巖石彈性模量以及聲波的傳播速度都增加。(2)對砂巖和泥巖在不同應(yīng)力路徑下?lián)p傷破壞過程中聲發(fā)射特征的差異進(jìn)行分析,得到了泥巖的AE事件數(shù)最大值點(diǎn)與巖石的峰值應(yīng)力并不重合,砂巖的AE事件數(shù)峰值點(diǎn)與巖石的峰值應(yīng)力重合;砂巖的能量峰值較AE事件數(shù)峰值提前,泥巖的AE事件數(shù)峰值和能量峰值重合。(3)分析循環(huán)加卸載過程中應(yīng)力變化同聲發(fā)射事件數(shù)得出,砂巖的Kaiser效應(yīng)特征點(diǎn)出現(xiàn)在峰值應(yīng)力的21%處,即彈性階段開始處,泥巖的Kaiser效應(yīng)特征點(diǎn)出現(xiàn)在初始壓密階段;分析聲發(fā)射幅度參數(shù)發(fā)現(xiàn),卸載時幅度變化為加載時的24倍,卸載時聲發(fā)射活動更為劇烈;在循環(huán)加卸載中砂巖和泥巖的Felicity比先減小后增加再減小且始終小于1,Felicity效應(yīng)顯著;聲發(fā)射的平靜期并不是所有巖石的必有屬性,以聲發(fā)射的平靜期作為巖石破壞的前兆判據(jù)并不適用于軟弱泥巖。(4)在控制應(yīng)力進(jìn)行一次加載時巖石發(fā)生了剪切破壞;在控制位移進(jìn)行加載時,發(fā)生了壓-剪破壞;循環(huán)加卸載時巖體發(fā)生拉伸破壞,聲發(fā)射點(diǎn)組成的線條與劈裂形狀吻合。(5)對砂巖A1和泥巖B2進(jìn)行數(shù)值模擬,得到加載方式不同巖石破壞模式不同,破碎尺寸也受加載方式的影響;AE事件集中發(fā)生在塑性階段,峰值應(yīng)力前占到90%,峰后破壞階段只占10%。
[Abstract]:In this paper, two groups of sandstone and mudstone cores in the roof and bottom of Xinhu mine bottom yard are taken, and the methods of theoretical analysis, laboratory uniaxial compression test and RFPA2D numerical simulation are used. Acoustic emission (AE) of sandstone and mudstone under uniaxial compression is studied under different stress paths. The AE characteristics of rock and the evolution of AE point during loading and compression are obtained by experimental data. Based on this analysis, the change of mechanical properties of rock, its deformation, damage and failure, and the comparison of failure modes are analyzed. The main work of this paper is as follows: 1) according to the uniaxial loading tests of sandstone and mudstone under different stress paths, The sandstone and mudstone have all gone through initial compaction stage, elastic stage, plastic stage and post-peak failure stage in the process of loading and failure, and with the increase of uniaxial compressive strength of rock, The difference of acoustic emission characteristics between sandstone and mudstone during damage and failure under different stress paths is analyzed. The results show that the maximum AE event number of mudstone does not coincide with the peak stress of rock, the peak value of AE event number of sandstone coincides with the peak stress of rock, and the peak energy of sandstone is earlier than the peak value of AE event number. The peak value of AE event and the peak value of energy of mudstone are coincident with each other.) by analyzing the variation of stress during cyclic loading and unloading, it is found that the characteristic point of Kaiser effect of sandstone appears at 21% of the peak stress, that is, at the beginning of elastic stage. The characteristic points of Kaiser effect of mudstone appear in the initial compaction stage and the amplitude parameters of acoustic emission are analyzed. It is found that the amplitude of unloading is 24 times of that of loading and the activity of acoustic emission is more intense during unloading. During cyclic loading and unloading, the Felicity of sandstone and mudstone decreases first and then increases and then decreases, and is always less than 1% Felicity. The quiet period of acoustic emission is not a necessary attribute of all rocks. Taking the quiet period of acoustic emission as the precursor criterion of rock failure is not suitable for weak mudstone. 4) when the control stress is under one loading, the shear failure occurs in the rock, and when the controlled displacement is loaded, the compressive shear failure occurs. Under cyclic loading and unloading, tensile failure occurs in the rock mass, and the lines of acoustic emission point are consistent with the splitting shape. The numerical simulation of sandstone A1 and mudstone B2 is carried out. The results show that different rock failure modes are different in different loading modes. The fracture size is also affected by the loading mode. AE events mainly occur in the plastic stage, the peak stress accounts for 90% before the peak stress, and only 10% at the post-peak failure stage.
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TD315

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本文編號：1621501