【摘要】：利用巖石的Kaiser效應來測量地應力因其測試方法簡單、成本低、可靠性比較高等特點,已經(jīng)被廣泛采用。近年來有大量采用這一方法來測定工程巖體中的地應力的研究報告。由于主應力的方向很難在地應力測量前確定,需在多個方向上采取巖樣進行室內(nèi)巖石力學試驗,根據(jù)試驗結(jié)果來計算地應力的主應力和主方向。這就涉及到一個根本性問題:對已經(jīng)在巖體中承受過地應力的巖樣進行室內(nèi)加載(即二次加載)時,若加載方向(試件軸向)與巖體中地應力的主方向偏離一定角度(即二次加載方向與初次加載方向間有一定夾角),Kaiser效應是否還存在。如果偏離一定角度的試樣再加載后所獲得的應力數(shù)值已經(jīng)不是原地應力值,那么采用Kaiser效應測量地應力的方法就是錯誤的。由于與本文相關(guān)的研究成果很少,且不同研究者所獲得的結(jié)論不一致,本文對產(chǎn)自廣東的花崗巖進行了單軸加載試驗研究。通過單軸預加載形成目標應力,然后對試件進行二次加工,使得新的試件軸向與原軸向產(chǎn)生偏角,再次加載后即可對加載方向改變后Kaiser效應的存在性與可靠性進行分析。主要結(jié)論如下:(1)在確定Kaiser點時,應對多個參數(shù)進行綜合分析,主要通過累計能量計數(shù)曲線判斷Kaiser點,然后利用累計振鈴計數(shù)曲線輔助判斷,最后根據(jù)聲發(fā)射能量計數(shù)圖進行特征點篩選,結(jié)果更為可靠;(2)對于本文試驗中所使用的巖石而言,Kaiser效應試驗在巖石抗壓強度的10%到60%的范圍內(nèi)較為顯著;(3)兩次加載的加載方向分別成15°和20°夾角時,Kaiser效應仍然存在的試件分別占總數(shù)的78.95%和68.18%,可見兩次加載方向夾角越大,存在Kaiser效應的試件所占百分比越小;(4)試驗結(jié)果顯示,兩次加載方向成15°和20°夾角時,Kaiser點對應應力與預加載應力之比FR值分別為1.02、1.07,此時Kaiser效應仍然存在,且其記憶的應力精度能夠滿足需求,即夾角略大于20°時,仍可利用Kaiser效應測量地應力,這與Holcomb和Costin等人的結(jié)論完全不同;(5)兩次加載方向成20°夾角相較于15°,FR值更大,Kaiser點識別比較困難的試件比例也更大,因此可以推斷,兩次加載方向所成夾角越大,FR值越大,Kaiser效應越模糊,其對應力記憶的準確性越低。
【圖文】：

圖 1.1 Kaiser 效應法測量地應力取樣方向行室內(nèi)單軸壓縮試驗，利用 Kaiser 效應得出各方向上值，就可以計算出主應力的大小和方向。種方法很難保證取到的巖心方向與實際的主地應力方 6 個方向取得的巖芯方向在最不利的情況下與主應力。在這種情況下，室內(nèi)試驗的加載方向與主應力的很可能會大于 10°，此時觀察到的 Kaiser 點就不一定法測得的地應力將失去理論依據(jù)而變得完全不可靠，定角度時 Kaiser 效應是否存在的研究具有重大的實際對于這一問題，不同研究者得到的結(jié)論并不統(tǒng)一，甚者認為兩次加載夾角大于 10°時 Kaiser 效應已不存在為 15°是一個分界線，大于 15°的偏角，Kaiser 效應

第二章 試驗方案及試件加工.1 試驗設備.1.1 試件加工設備試件加工主要使用昆明理工大學巖石力學加工室的 SCQ-4A 自動切石機（ 2.1）和 SCM200 雙端面磨平機（見圖 2.2）。先用自動切石機將試件粗切成型后用磨平機打磨各端面，使用機械百分表測量各端面，，保證平整度和平行度試驗規(guī)程的要求。SCQ-4A 自動切石機的巖石固定機構(gòu)如圖 2.3 所示，由橫向桿上的螺栓和下層橡膠組成，將試件按照預定的切割角度放置后擰緊螺栓，會陷入橡膠墊，從而避免試件在切割過程中產(chǎn)生移動，影響加工質(zhì)量。
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TD313

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本文編號：2680806