【摘要】：巖石的流變現(xiàn)象在巖石工程建設(shè)里相當(dāng)常見,對(duì)于巖石流變力學(xué)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(yīng)力松弛直接關(guān)系到巖石工程的長(zhǎng)期穩(wěn)定性,所以必須要進(jìn)行巖石蠕變與應(yīng)力松弛力學(xué)特性研究來(lái)滿足當(dāng)前工程的實(shí)際需要。針對(duì)微型試件以及流變細(xì)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(duì)象,以“巖石流變力學(xué)特性CT試驗(yàn)研究”為主要研究課題,利用自主研制的微型單軸煤巖試驗(yàn)機(jī)結(jié)合太原理工大學(xué)高精度顯微CT試驗(yàn)系統(tǒng)使用,進(jìn)行了單軸壓縮下的石灰?guī)r蠕變和應(yīng)力松弛全過(guò)程細(xì)觀損傷發(fā)育的CT動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)掃描試驗(yàn),獲得了大量的顯微CT圖像,通過(guò)對(duì)CT圖像局部特征進(jìn)行觀測(cè)分析,利用不同位置的特征點(diǎn)距離變化和不同區(qū)域密度變化來(lái)識(shí)別微裂隙的演化,分析得到了石灰?guī)r蠕變和應(yīng)力松弛過(guò)程中的細(xì)觀破壞規(guī)律。本文首先介紹了巖石流變力學(xué)研究現(xiàn)狀及CT技術(shù)的應(yīng)用,隨后對(duì)試驗(yàn)設(shè)備微型單軸煤巖試驗(yàn)機(jī)、高精度顯微CT試驗(yàn)系統(tǒng)及兩者間的結(jié)合使用進(jìn)行了說(shuō)明,并簡(jiǎn)單介紹了試驗(yàn)方法以及圖像處理技術(shù),下一步進(jìn)行了石灰?guī)r的蠕變與應(yīng)力松弛CT試驗(yàn)。首先,制作了微型石灰?guī)r試件并進(jìn)行常規(guī)的單軸壓縮試驗(yàn),測(cè)得了石灰?guī)r試件的瞬時(shí)破壞強(qiáng)度和極限應(yīng)變,之后進(jìn)行了多組分級(jí)增量加載下的蠕變?cè)囼?yàn),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(shí)間相關(guān)的減速蠕變和穩(wěn)態(tài)蠕變。進(jìn)一步結(jié)合顯微CT試驗(yàn)觀測(cè)蠕變過(guò)程中的細(xì)觀破壞規(guī)律。對(duì)CT圖像分析的結(jié)果表明:石灰?guī)r蠕變損傷擴(kuò)展存在局部化現(xiàn)象,隨著應(yīng)力等級(jí)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(yīng)力狀態(tài)下試件內(nèi)部密度降低,在較高應(yīng)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(dǎo)致了巖石破壞。在石灰?guī)r試件的應(yīng)力松弛試驗(yàn)中,先進(jìn)行了多組分級(jí)加載下的應(yīng)力松弛試驗(yàn),研究了石灰?guī)r的應(yīng)力松弛特性。石灰?guī)r應(yīng)力松弛經(jīng)歷了快速、緩慢和穩(wěn)定松弛三個(gè)階段,在試件破壞前,應(yīng)力松弛量和剩余應(yīng)力比隨著應(yīng)變水平增加,在最后一級(jí)應(yīng)變下,應(yīng)力迅速降低,應(yīng)力松弛量增加明顯,剩余應(yīng)力比反而降低。進(jìn)一步結(jié)合顯微CT試驗(yàn)觀測(cè)應(yīng)力松弛過(guò)程中的細(xì)觀破壞規(guī)律。對(duì)CT圖像分析的結(jié)果表明:試件初期先發(fā)生擴(kuò)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(yīng)力松弛損傷擴(kuò)展隨應(yīng)變等級(jí)的增加而增加,在高應(yīng)變等級(jí)下同樣存在損傷演化的區(qū)域分化現(xiàn)象。本文在試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)過(guò)程中還有一些不足的地方,但通過(guò)本文的試驗(yàn)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(jìn)行較為簡(jiǎn)單的闡述,具有一定的研究?jī)r(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：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(gè)步驟：SYJ-150 型低速金剛石切割機(jī)，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(tái)式鉆床巖圓柱形試樣。試件采用濕式加工法鉆取，在鉆芯過(guò)試件，取得的巖芯長(zhǎng)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(jī)體，切割要確保兩個(gè)切面完整及平整。磨床將上一步取得的試樣進(jìn)一步打磨，保證試件平標(biāo)準(zhǔn)試件，加工后的試樣保持自然風(fēng)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(gè)步驟：用 SYJ-150 型低速金剛石切割機(jī)，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(tái)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(guò)程破壞試件，取得的巖芯長(zhǎng)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(jī)上，圓柱體，切割要確保兩個(gè)切面完整及平整。小型磨床將上一步取得的試樣進(jìn)一步打磨，保證試件平整m 的標(biāo)準(zhǔn)試件，加工后的試樣保持自然風(fēng)干狀態(tài)。

圖 2-3 ZHX-13 型臺(tái)式鉆床Fig. 2-3 ZHX-13 bench drilling machine紹T 試驗(yàn)系統(tǒng)mography)技術(shù)，即電子計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)，準(zhǔn)直的特點(diǎn)，并用高靈敏度探頭繞掃描物體一圈像準(zhǔn)確清晰等特點(diǎn)。 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(duì) X 射線的吸收能力越強(qiáng)，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(hào)：2746633