深部地下巖體工程開挖卸荷,圍巖體處于梯度地應(yīng)力環(huán)境中。為了研究爆破應(yīng)力波在具有梯度地應(yīng)力圍巖體中的傳播衰減特性,基于自主研發(fā)的具有梯度應(yīng)力巖石應(yīng)力波傳播試驗(yàn)系統(tǒng),開展了梯度應(yīng)力工況下紅砂巖的變形特性和應(yīng)力波傳播特性試驗(yàn)研究,基于梯度應(yīng)力作用下紅砂巖的變形特性分析其應(yīng)力波傳播衰減機(jī)理。本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:（1）利用梯度應(yīng)力加載試驗(yàn)裝置對(duì)紅砂巖施加線性和非線性兩類梯度應(yīng)力,研究了不同梯度應(yīng)力對(duì)紅砂巖變形特性的影響。結(jié)果表明,在線性梯度應(yīng)力作用下,紅砂巖的軸向應(yīng)變隨空間距離的增加呈非線性增大,而隨著線性梯度應(yīng)力的增大,應(yīng)變-空間距離曲線的曲率越來越小。在非線性梯度應(yīng)力作用下,應(yīng)變值隨空間距離的增加也呈非線性形式增加,隨著非線性梯度應(yīng)力的增大,其軸向應(yīng)變曲線的曲率越來越大。（2）基于具有不同梯度應(yīng)力紅砂巖的應(yīng)力波傳播試驗(yàn)數(shù)據(jù),通過研究應(yīng)力波波寬、平臺(tái)應(yīng)變、幅值的變化,表征應(yīng)力波傳播衰減特性。結(jié)果表明,同一測(cè)點(diǎn)處的波寬隨應(yīng)力梯度的增加逐漸減小,減小幅度隨著應(yīng)力波傳播距離的增加而減小。受梯度應(yīng)力的影響,應(yīng)力波的卸載段尾部形成一個(gè)平臺(tái),平臺(tái)應(yīng)變值隨傳播距離的增加呈線性衰減,且衰減速率整體隨... 

【文章來源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

軸壓圖中油壓泵上油壓表的讀數(shù)為加載裝

位置x的變化，也與巖石測(cè)點(diǎn)處的彈性模量E的大小有關(guān)，因此利用巖石試件的應(yīng)力-空間位置關(guān)系曲線不能直觀的驗(yàn)證梯度應(yīng)力的實(shí)現(xiàn)。若試件為彈性桿，其彈性模量E不會(huì)隨軸向應(yīng)力發(fā)生改變，根據(jù)應(yīng)變即可計(jì)算出測(cè)點(diǎn)出的應(yīng)力，根據(jù)應(yīng)力-空間位置關(guān)系曲線來驗(yàn)證梯度應(yīng)力的實(shí)現(xiàn)。基于上述分析，驗(yàn)證試驗(yàn)的試件選用鋼試件，與鋼板材質(zhì)相同，其主要的力學(xué)物理參數(shù)如表2.1所示，經(jīng)機(jī)器切割加工成長(zhǎng)試件，鋼試件幾何形貌為長(zhǎng)方體，其試件尺寸為60mm×60mm×1320mm，試件表面均經(jīng)過精細(xì)打磨，保證其表面光滑，以便于粘貼應(yīng)變片，其示意圖如圖2.5所示。圖2.5鋼試件示意圖如圖2.5所示，依次沿試件軸線方向從左至右粘貼8個(gè)電阻應(yīng)變片，本試驗(yàn)選用的電阻應(yīng)變計(jì)由浙江黃巖測(cè)試儀器廠生產(chǎn)，此應(yīng)變計(jì)性能穩(wěn)定，柔韌性好，可溫度自補(bǔ)償，用于一般精度為（0.03級(jí)）傳感器及應(yīng)力分析，精度滿足試驗(yàn)需求。表2.2鋼試件上各個(gè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)變值加載工況各個(gè)測(cè)點(diǎn)處應(yīng)變?chǔ)?10-3軸向應(yīng)12345678力/MPa15N·m-3.2MPa71625344454647315.720N·m-4.2MPa92032455565788820.5825N·m-4.8MPa1225405563779310023.52注：15N·m-3.2MPa中15N·m為螺栓的旋緊力，3.2MPa為油壓表上讀數(shù)。驗(yàn)證試驗(yàn)通過數(shù)顯扭矩扳手依次為螺栓施加大小相同的旋緊力，共分為3種加載情況，旋緊力大小分別為15N·m、20N·m、25N·m，在不同大小的旋緊力下分別得到鋼試件與粘貼在鋼板上的橡膠墊恰好發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)油壓表上的讀數(shù)，并記錄好此時(shí)靜態(tài)應(yīng)變儀上測(cè)到的各個(gè)測(cè)點(diǎn)處的應(yīng)變值。卸掉軸向靜應(yīng)力和螺栓旋緊力后，再進(jìn)行下一組試驗(yàn)。分別得到鋼試件在不同旋緊力下的極限軸向應(yīng)力和各個(gè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)變值結(jié)果如表2.2所示。

第二章梯度應(yīng)力加載試驗(yàn)裝置及梯度應(yīng)力下巖石的變形特性16驗(yàn)要求。當(dāng)為螺栓施加相同大小的旋緊力時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)線性應(yīng)力梯度，為螺栓施加大小不同的旋緊力時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)非線性應(yīng)力梯度，并且都可以通過改變螺栓力的大小來調(diào)節(jié)應(yīng)力梯度的大校2.3梯度應(yīng)力下紅砂巖的變形特性2.3.1試件的制備巖石試件選用贛州紅砂巖制備。由于紅砂巖均質(zhì)性良好，孔隙率相對(duì)較大，可以獲得較為理想的試驗(yàn)結(jié)果。為更深入了解紅砂巖的均勻性和完整性，對(duì)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的紅砂巖隨機(jī)鉆取取樣，進(jìn)行核磁共振測(cè)驗(yàn)，測(cè)驗(yàn)結(jié)果圖如圖所示，從圖2.8可以看出，紅砂巖均質(zhì)性好，孔隙分布均勻，巖石內(nèi)部無明顯缺陷。圖2.8紅砂巖核磁共振測(cè)驗(yàn)結(jié)果圖其主要物理參數(shù)如表2.4所示。表2.4紅砂巖主要物理參數(shù)密度ρ/(kg/m3)彈性模量E/(GPa)泊松比μ縱波波速Cp/(m/s)單軸抗壓強(qiáng)度/(MPa)238813.920.32414.452.7對(duì)紅砂巖在單軸壓縮機(jī)上進(jìn)行單軸抗壓試驗(yàn)，得到起應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖2.9所示。128745369

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]軸向靜載對(duì)變截面桿中應(yīng)力波幅值的影響[J]. 袁偉,常軍然,金解放,郭鐘群,梁晨,吳越,張睿,王熙博.  振動(dòng)與沖擊. 2019(17)
[2]軸向靜載對(duì)紅砂巖中應(yīng)力波傳播特性的影響試驗(yàn)研究[J]. 金解放,程昀,昌曉旭,袁偉,梁晨,王杰.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2017(08)
[3]氣液復(fù)合加載的巖爆模型試驗(yàn)研究[J]. 祝文化,馬能,夏元友,劉暢,顏文輝.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2017(01)
[4]巖石波速與損傷演化規(guī)律研究[J]. 張國(guó)凱,李海波,夏祥,李俊如.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2015(11)
[5]深部裂隙巖體中彈性波傳播與衰減規(guī)律試驗(yàn)研究[J]. 李新平,趙航,羅憶,程祖剛,孫昌忠,董千,楊葉鵬.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2015(11)
[6]巖石破壞過程中波速變化特征[J]. 張鵬海,楊天鴻,趙永川,夏冬.  東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(01)
[7]爆破地震波傳播過程的振動(dòng)頻率衰減規(guī)律研究[J]. 周俊汝,盧文波,張樂,陳明,嚴(yán)鵬.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2014(11)
[8]單軸荷載作用下鹽巖聲波與聲發(fā)射特征試驗(yàn)研究[J]. 李浩然,楊春和,劉玉剛,陳鋒,馬洪嶺.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2014(10)
[9]動(dòng)靜加載下組合煤巖的應(yīng)力波傳播機(jī)制與能量耗散[J]. 劉少虹,毛德兵,齊慶新,李鳳明.  煤炭學(xué)報(bào). 2014(S1)
[10]深部巖巷鉆爆法掘進(jìn)技術(shù)研究及應(yīng)用[J]. 陳群忠.  煤炭工程. 2014(03)

博士論文
[1]爆破作用下巖體累積損傷效應(yīng)及其穩(wěn)定性研究[D]. 閆長(zhǎng)斌.中南大學(xué) 2006

碩士論文
[1]鄰近隧道爆破施工引起的既有隧道襯砌振動(dòng)速度閾值分析[D]. 張程紅.蘭州交通大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3416364