發(fā)布時間：2020-07-08 14:01

【摘要】：巖石的流變現(xiàn)象在巖石工程建設里相當常見,對于巖石流變力學特性的研究在巖石工程、地下工程中存在十分重要的意義。由于巖石的流變,特別是蠕變和應力松弛直接關(guān)系到巖石工程的長期穩(wěn)定性,所以必須要進行巖石蠕變與應力松弛力學特性研究來滿足當前工程的實際需要。針對微型試件以及流變細觀損傷研究領(lǐng)域的不足,本文以微型石灰?guī)r試件為研究對象,以“巖石流變力學特性CT試驗研究”為主要研究課題,利用自主研制的微型單軸煤巖試驗機結(jié)合太原理工大學高精度顯微CT試驗系統(tǒng)使用,進行了單軸壓縮下的石灰?guī)r蠕變和應力松弛全過程細觀損傷發(fā)育的CT動態(tài)實時掃描試驗,獲得了大量的顯微CT圖像,通過對CT圖像局部特征進行觀測分析,利用不同位置的特征點距離變化和不同區(qū)域密度變化來識別微裂隙的演化,分析得到了石灰?guī)r蠕變和應力松弛過程中的細觀破壞規(guī)律。本文首先介紹了巖石流變力學研究現(xiàn)狀及CT技術(shù)的應用,隨后對試驗設備微型單軸煤巖試驗機、高精度顯微CT試驗系統(tǒng)及兩者間的結(jié)合使用進行了說明,并簡單介紹了試驗方法以及圖像處理技術(shù),下一步進行了石灰?guī)r的蠕變與應力松弛CT試驗。首先,制作了微型石灰?guī)r試件并進行常規(guī)的單軸壓縮試驗,測得了石灰?guī)r試件的瞬時破壞強度和極限應變,之后進行了多組分級增量加載下的蠕變試驗,研究了石灰?guī)r的蠕變特性,石灰?guī)r試件變形表現(xiàn)出與時間相關(guān)的減速蠕變和穩(wěn)態(tài)蠕變。進一步結(jié)合顯微CT試驗觀測蠕變過程中的細觀破壞規(guī)律。對CT圖像分析的結(jié)果表明:石灰?guī)r蠕變損傷擴展存在局部化現(xiàn)象,隨著應力等級增加穩(wěn)態(tài)蠕變段裂隙加速發(fā)育;裂隙更容易產(chǎn)生在低密度區(qū)域,在中低應力狀態(tài)下試件內(nèi)部密度降低,在較高應力狀態(tài)下裂隙區(qū)域與非裂隙區(qū)域密度變化產(chǎn)生分化現(xiàn)象,最終導致了巖石破壞。在石灰?guī)r試件的應力松弛試驗中,先進行了多組分級加載下的應力松弛試驗,研究了石灰?guī)r的應力松弛特性。石灰?guī)r應力松弛經(jīng)歷了快速、緩慢和穩(wěn)定松弛三個階段,在試件破壞前,應力松弛量和剩余應力比隨著應變水平增加,在最后一級應變下,應力迅速降低,應力松弛量增加明顯,剩余應力比反而降低。進一步結(jié)合顯微CT試驗觀測應力松弛過程中的細觀破壞規(guī)律。對CT圖像分析的結(jié)果表明:試件初期先發(fā)生擴容,之后再被壓密,裂隙更容易產(chǎn)生在初始密度低的區(qū)域,石灰?guī)r應力松弛損傷擴展隨應變等級的增加而增加,在高應變等級下同樣存在損傷演化的區(qū)域分化現(xiàn)象。本文在試驗設計及試驗過程中還有一些不足的地方,但通過本文的試驗研究與理論分析,能夠?qū)ξ⑿褪規(guī)r試件的流變損傷規(guī)律進行較為簡單的闡述,具有一定的研究價值。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TD315
【圖文】：

圖 2-1 制作得到的石灰?guī)r試件Fig. 2-1 made limestone specimens下幾個步驟：SYJ-150 型低速金剛石切割機，把事先選擇的巖塊的薄片，薄片高度在 20mm 以下。步切割好的巖塊薄片固定在 ZHX-13 型臺式鉆床巖圓柱形試樣。試件采用濕式加工法鉆取，在鉆芯過試件，取得的巖芯長度在 15-20mm 之間。的巖芯試件固定在 SYJ-150 型低速金剛石切割機體，切割要確保兩個切面完整及平整。磨床將上一步取得的試樣進一步打磨，保證試件平標準試件，加工后的試樣保持自然風干狀態(tài)。

圖 2-1 制作得到的石灰?guī)r試件Fig. 2-1 made limestone specimens為以下幾個步驟：用 SYJ-150 型低速金剛石切割機，把事先選擇的巖塊切割試樣的薄片，薄片高度在 20mm 以下。上一步切割好的巖塊薄片固定在 ZHX-13 型臺式鉆床上，灰?guī)r圓柱形試樣。試件采用濕式加工法鉆取，在鉆芯過程破壞試件，取得的巖芯長度在 15-20mm 之間。取得的巖芯試件固定在 SYJ-150 型低速金剛石切割機上，圓柱體，切割要確保兩個切面完整及平整。小型磨床將上一步取得的試樣進一步打磨，保證試件平整m 的標準試件，加工后的試樣保持自然風干狀態(tài)。

圖 2-3 ZHX-13 型臺式鉆床Fig. 2-3 ZHX-13 bench drilling machine紹T 試驗系統(tǒng)mography)技術(shù)，即電子計算機斷層掃描技術(shù)，準直的特點，并用高靈敏度探頭繞掃描物體一圈像準確清晰等特點。 X 光穿透不同密度的物質(zhì)表現(xiàn)出了不同的能力的地方對 X 射線的吸收能力越強，X 射線的衰，X 射線的衰減遵循指數(shù)規(guī)律。CT 掃描照片上白色區(qū)域表示該區(qū)域物質(zhì)密度較大；CT 掃描圖

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本文編號：2746633