【摘要】：巖石變形破壞過程的實質(zhì)是內(nèi)部微裂紋的演化,聲發(fā)射是巖石變形破壞過程的伴生現(xiàn)象,其活動特征與微破裂演化活動的機制最為接近。巖石破壞前常存在聲發(fā)射相對平靜期,且其產(chǎn)生的機理目前尚不清楚。本文以國家自然科學(xué)基金“礦物顆粒大小組成與巖石聲發(fā)射相對平靜期關(guān)系的研究”(No.51664018)為依托,進行了紅砂巖單軸壓縮聲發(fā)射試驗。依據(jù)裂紋擴展規(guī)律將破壞過程分為壓密、彈性、裂紋穩(wěn)定擴展和裂紋非穩(wěn)定擴展4個變形階段。研究了不同變形階段的力學(xué)和聲發(fā)射特征,相對平靜期的力學(xué)和聲發(fā)射特征,特征強度與相對平靜期起始點應(yīng)力的關(guān)系,相對平靜期與不同變形階段的聲發(fā)射參數(shù)(聲發(fā)射能量關(guān)聯(lián)維數(shù)、頻帶能量、RA值及r值)的關(guān)系。主要得到以下結(jié)論:(1)不同變形階段的應(yīng)力百分比區(qū)間長度不同,不同試件彈性階段對應(yīng)的應(yīng)力百分比區(qū)間長度相近,裂紋穩(wěn)定擴展階段的應(yīng)力百分比區(qū)間最長,不同試件裂紋非穩(wěn)定擴展階段的力學(xué)性質(zhì)差異最大,力學(xué)性質(zhì)的差異受裂紋的影響較大。(2)峰值應(yīng)力前,隨應(yīng)力的增加低主頻聲發(fā)射增多,峰后破壞階段,聲發(fā)射主頻帶變寬,有較多的高主頻和低主頻聲發(fā)射產(chǎn)生。特征強度點的關(guān)聯(lián)維數(shù)波動性較強,裂紋閉合應(yīng)力點波動最劇烈,其次為起裂強度點,損傷強度點波動最小,且在損傷強度點有明顯的上升趨勢;關(guān)聯(lián)維數(shù)從裂紋閉合應(yīng)力到損傷強度有明顯的增大。隨應(yīng)力的增加,特征強度點、平靜期起始點和上升點的頻帶能量百分比方差逐漸下降,損傷強度點后變化較小且方差值約為0。(3)采用Z檢驗法可對聲發(fā)射事件率的相對平靜進行量化。Z值的大小反映了相對平靜的顯著性水平,Z值大于0的區(qū)間長度代表相對平靜期的長短。紅砂巖的聲發(fā)射相對平靜期出現(xiàn)在峰值應(yīng)力90%左右,相對平靜期應(yīng)力增加緩慢而應(yīng)變增加較快,出現(xiàn)明顯的“耗時”現(xiàn)象。存在相對平靜期的試件,由相對平靜期起始點應(yīng)力分別與裂紋閉合應(yīng)力、起裂強度及損傷強度的擬合公式可推斷平靜期起始點應(yīng)力,將相對平靜期起始點應(yīng)力作為巖石破壞的預(yù)警值,預(yù)測巖石破壞。(4)峰值應(yīng)力前,存在相對平靜期的試件有RA值(上升時間/幅值)下降的現(xiàn)象,而沒有相對平靜期的試件,RA值在峰值應(yīng)力前持續(xù)上升,沒有下降的現(xiàn)象。峰值應(yīng)力前以剪切破裂為主時,聲發(fā)射會出現(xiàn)相對平靜期,峰值應(yīng)力前以張拉破裂為主時不出現(xiàn)相對平靜期。有聲發(fā)射相對平靜期試件的r值(累積事件率/累積能率)在相對平靜期變化速率下降,沒有相對平靜期試件的r值的變化速率較一致,不存在變化速率改變的特征。
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD315
【圖文】：

變采集系統(tǒng)逡逑采集系統(tǒng)由應(yīng)變儀軟硬件（如圖２．２）和應(yīng)變片組成，應(yīng)變儀與應(yīng)變片的連股銅絞線。應(yīng)變儀采用由北京泰瑞金星儀器有限公司研發(fā)生產(chǎn)的ＹＪＺ－１６變儀及配套軟件。該儀器有簡明快捷的人機對話窗口，可采用主機和Ｐ，采集時間控制間隔可在ｌｓ－１２ｈ內(nèi)調(diào)節(jié)，具有ＵＳＢ接口可以實時通訊１６個獨立的數(shù)據(jù)采集通道。應(yīng)變采集可設(shè)置連接橋型、量綱、系數(shù)等參程中可實時顯示不同通道應(yīng)變－時間變化曲線。數(shù)據(jù)采集完成后可直始數(shù)據(jù)文件供后期處理。該儀器主要技術(shù)指標如表２．２所示，所用應(yīng)變數(shù)如表２．３。逡逑ｒ：：Ｔｙ＾邋：邋＾邋Ｔ邐｜邋ｕ邋ｉＭｕＷＷｉＢ１邐ｕａｍａｗ——逡逑ｈ邋ＷＭＭ邋＃邋Ｉ－．．．邐，逡逑Ｉｔ邋Ｉ邋［邋ｌ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邐“，？邐？？，》邐？？＊？邋－ｒ？４逡逑Ｉ邋％邋ＩＭＭｍＭ邐￡邐■邐ｃ；邐■邋■邐？；：：邐．邐ｖ：－：邋－邐．邐ｒ；逡逑＿邐s6‘１１＾１邐ｌ邐Ｉ邐＾邋．，邐－■邐＾：．．－：：逡逑＼邐ｇ邋１邐．逡逑．，邋？畫：：？：，：：－：邋？邋＝＂逡逑

＇邋ａ邋２．ｒ１ｉｊｍＴ５0ｃ巖石力學(xué)試運ｉｉｒ逡逑應(yīng)變采集系統(tǒng)逡逑變采集系統(tǒng)由應(yīng)變儀軟硬件（如圖２．２）和應(yīng)變片組成，應(yīng)變儀與應(yīng)變片的連接多股銅絞線。應(yīng)變儀采用由北京泰瑞金星儀器有限公司研發(fā)生產(chǎn)的ＹＪＺ－１６＋字應(yīng)變儀及配套軟件。該儀器有簡明快捷的人機對話窗口，可采用主機和ＰＣ控制，采集時間控制間隔可在ｌｓ－１２ｈ內(nèi)調(diào)節(jié)，具有ＵＳＢ接口可以實時通訊和，有１６個獨立的數(shù)據(jù)采集通道。應(yīng)變采集可設(shè)置連接橋型、量綱、系數(shù)等參集過程中可實時顯示不同通道應(yīng)變－時間變化曲線。數(shù)據(jù)采集完成后可直接Ｌ原始數(shù)據(jù)文件供后期處理。該儀器主要技術(shù)指標如表２．２所示，所用應(yīng)變片參數(shù)如表２．３。逡逑ｒ：：Ｔｙ＾邋：邋＾邋Ｔ邐｜邋ｕ邋ｉＭｕＷＷｉＢ１邐ｕａｍａｗ——逡逑

１－參數(shù)設(shè)置界面：２－聲發(fā)射數(shù)據(jù)結(jié)果導(dǎo)出界面逡逑（ｂ）聲發(fā)射參數(shù)采集設(shè)置界面逡逑圖２．４邋ＡＥｗｉｎ軟件部分界面逡逑２．３試驗方案逡逑２．３．１試驗?zāi)康腻义蠝y定紅砂巖單軸壓縮破壞過程中的應(yīng)力、軸向應(yīng)變、橫向應(yīng)變等力學(xué)參數(shù)，同時采逡逑集聲發(fā)射信號。逡逑２．３．２試件制備逡逑采用ＺＳ－２００鉆孔取樣機取樣，對取出試件中有肉眼可見裂隙、裂紋的試件進行剔逡逑除，不進入切割打磨工序。采用ＪＫＤＱ－１Ｔ巖樣程控切割機進行切割，切割后巖樣高度逡逑約為１０５ｍｍ。切割過程中切割機運轉(zhuǎn)速度會在一定范圍內(nèi)波動，造成切割后巖石的端面逡逑不平整。為達到國際巖石力學(xué)學(xué)會（ＩＳＲＭ）建議的尺寸、精度［５７］，還需對其進行打磨，采逡逑用ＪＫＳＨＭ－２００雙端面磨石機能達到端面不平整度小于±０．０５ｍｍ，端面與試件軸線允許逡逑偏差±０．２５°的要求。加工后試件如圖２．５所示，共加工得到１９個符合標準的試件。逡逑１０逡逑

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張艷博;于光遠;田寶柱;梁鵬;劉祥鑫;;花崗巖巷道巖爆聲發(fā)射信號時頻特性實驗研究[J];礦業(yè)研究與開發(fā);2015年08期

2 周輝;孟凡震;張傳慶;楊凡杰;盧景景;;硬巖應(yīng)力 應(yīng)變門檻值特點及產(chǎn)生機制[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2015年08期

3 梁鵬;張艷博;田寶柱;劉祥鑫;;巖石破裂過程聲發(fā)射和紅外輻射特性及相關(guān)性實驗研究[J];礦業(yè)研究與開發(fā);2015年03期

4 周子龍;李國楠;寧樹理;杜坤;;側(cè)向擾動下高應(yīng)力巖石的聲發(fā)射特性與破壞機制[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2014年08期

5 李浩然;楊春和;劉玉剛;陳鋒;馬洪嶺;王兵武;;花崗巖破裂過程中聲波與聲發(fā)射變化特征試驗研究[J];巖土工程學(xué)報;2014年10期

6 周輝;孟凡震;盧景景;張傳慶;楊凡杰;;硬巖裂紋起裂強度和損傷強度取值方法探討[J];巖土力學(xué);2014年04期

7 王宇;李曉;武艷芳;賁雨星;李定守;赫建明;張搏;;脆性巖石起裂應(yīng)力水平與脆性指標關(guān)系探討[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2014年02期

8 梁昌玉;李曉;張輝;李守定;赫建明;馬超鋒;;中低應(yīng)變率范圍內(nèi)花崗巖單軸壓縮特性的尺寸效應(yīng)研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2013年03期

9 尹賢剛;;受載巖石與混凝土聲發(fā)射特性對比實驗研究[J];四川大學(xué)學(xué)報(工程科學(xué)版);2010年02期

10 尹賢剛;李庶林;唐海燕;裴建良;;巖石破壞聲發(fā)射平靜期及其分形特征研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2009年S2期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 肖繁;基于顆粒流分析的巖石聲發(fā)射平靜期機理研究[D];江西理工大學(xué);2017年

2 余樂興;不同粒級充填體單軸壓縮條件下力學(xué)性能及聲發(fā)射特性研究[D];江西理工大學(xué);2015年

3 曾鵬;千枚巖加卸載及應(yīng)力峰值前后聲發(fā)射特性研究[D];江西理工大學(xué);2013年

本文編號：2776271