工程實(shí)際中由于自重應(yīng)力和開(kāi)挖卸荷,巖體往往承受線(xiàn)性和非線(xiàn)性梯度地應(yīng)力。室內(nèi)試驗(yàn)研究相關(guān)工況下巖體的物理力學(xué)特性時(shí),無(wú)法模擬出相應(yīng)的受力環(huán)境。針對(duì)巖石力學(xué)室內(nèi)試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)系統(tǒng)無(wú)法精確模擬試件承受梯度靜應(yīng)力的不足,本文提出了一種模擬巖體實(shí)際受力環(huán)境的方法,研制了相應(yīng)的試驗(yàn)裝置。裝置能夠?qū)r石長(zhǎng)試件施加線(xiàn)性及非線(xiàn)性的梯度靜應(yīng)力,進(jìn)行了線(xiàn)性梯度靜應(yīng)力作用下的紅砂巖試件的應(yīng)力波傳播試驗(yàn),驗(yàn)證了該試驗(yàn)裝置在進(jìn)行巖石動(dòng)力學(xué)方面的優(yōu)點(diǎn)。本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:（1）試驗(yàn)裝置由“柔性材料-試件-柔性材料”構(gòu)成其主體部分,通過(guò)螺栓對(duì)試件施加法向荷載。分析了存在于本文試驗(yàn)裝置中的螺栓預(yù)緊力的確定,螺栓預(yù)緊力加載次數(shù)及加載順序,以及橡膠與巖石的摩擦力對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響等問(wèn)題,提出了一套標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)操作方法。試驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)巖石試件施加梯度靜應(yīng)力的試驗(yàn)裝置可對(duì)巖石試件施加可計(jì)算的精確的軸向梯度靜應(yīng)力,計(jì)算值與實(shí)測(cè)值之間誤差較小。通過(guò)旋緊螺栓的方式,可以對(duì)試件上下側(cè)面施加均勻或非均勻的法向壓力,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)試件施加均勻或非均勻梯度靜應(yīng)力的目的。均勻旋緊力矩對(duì)應(yīng)線(xiàn)性梯度靜應(yīng)力,非均勻旋緊力矩對(duì)應(yīng)非線(xiàn)性梯度靜應(yīng)力;... 

【文章來(lái)源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

軸向靜荷載加載裝置實(shí)物圖圖

第二章巖石梯度靜應(yīng)力加載裝置15圖2.4軸向靜荷載加載裝置實(shí)物圖圖圖2.5手動(dòng)液壓裝置實(shí)物圖軸向加載裝置對(duì)試件施加的軸向壓荷載通過(guò)液壓表呈現(xiàn)，根據(jù)試驗(yàn)所需的荷載大小可以選用不同量程的液壓表。本試驗(yàn)選用的液壓表量程為0~25MPa�？紤]到軸向靜荷載加載裝置中活塞及油缸的橫截面面積之間存在的差異，在本試驗(yàn)中，采用式（2.8）進(jìn)行校正：112sAA（2.8）式中，σs為活塞上承受的軸向壓應(yīng)力；σ1為液壓表示數(shù)，即油缸內(nèi)的液壓油壓力；A1為油缸的截面面積；A2為活塞的橫截面積。通過(guò)式（2.8）可以通過(guò)手動(dòng)液壓裝置液壓表的示數(shù)換算出活塞承受的軸向靜應(yīng)力，若軸向加載裝置的加載活塞與試件的橫截面積之間存在差異，亦可按照式（2.8）的相關(guān)思想進(jìn)行換算。2.5.3法向加載裝置法向加載裝置由上下層鋼板、上下層橡膠墊和若干螺桿等組成。鋼板采用304不銹鋼制成，尺寸均為1700mm×215mm×10mm，沿鋼板長(zhǎng)度方向等間距預(yù)留有兩列對(duì)稱(chēng)分布的螺栓孔，螺栓孔直徑15mm，間距135mm，預(yù)留孔圓心到相鄰鋼板長(zhǎng)邊邊緣的距離為40mm，左側(cè)第一組螺栓距離鋼板左側(cè)距離95mm，兩塊鋼板的預(yù)留螺栓孔位置上下一一對(duì)應(yīng)。在下側(cè)鋼板四角及鋼板中心預(yù)留六個(gè)螺栓孔，直徑16mm，六個(gè)螺栓孔與基座平臺(tái)上倒T型槽里的螺栓連接，起到固定鋼板及上部結(jié)構(gòu)的作用。鋼板俯視圖如圖2.6所示。橡膠墊水平放置在鋼板和試件中間，其作用是對(duì)巖石上下側(cè)面形成柔性約束，本文試驗(yàn)時(shí)橡膠墊的厚度選3~5mm，長(zhǎng)和寬的尺寸以略大于試件上下側(cè)面的尺寸為宜，目的是使試件的上下側(cè)面承受側(cè)向摩擦力。為了使摩擦力產(chǎn)生于試件與橡膠之間而不是橡膠與鋼板之間，使用AB膠將橡膠粘貼在鋼板的表面。加載螺栓選用直徑15mm的高強(qiáng)螺栓，固定螺栓選用直徑為16mm的高強(qiáng)螺栓，數(shù)顯扭矩扳手

第二章巖石梯度靜應(yīng)力加載裝置16法向壓荷載。圖2.6鋼板示意圖（單位：mm）2.5.4附屬部件及工具附屬部件及工具主要包括滾軸、加載端鋼板和數(shù)顯扭矩扳手。滾軸由304不銹鋼制成，等間距水平放置在支架平臺(tái)上，其作用是讓上下層鋼板和試件組成的整體可以自由水平移動(dòng)，且使巖石試件、異性沖頭、入射桿及軸向加載裝置保持在同一水平面上。加載端鋼板放置在試件左端面和軸向加載桿中間，可防止出現(xiàn)應(yīng)力集中，用于使巖石試件承受均勻靜應(yīng)力。如圖2.7所示，為試件未放置加載端鋼板時(shí)出現(xiàn)的應(yīng)力集中現(xiàn)象。為了可以定量加載力矩，使用Exploit10-135nm型數(shù)顯扭矩扳手，其精度為0.1N·m，誤差為±2%，裝置實(shí)物圖如圖2.8所示。圖2.7應(yīng)力集中現(xiàn)象圖2.8數(shù)顯扭矩扳手實(shí)物圖2.6試驗(yàn)方法對(duì)巖石試件施加梯度靜應(yīng)力的試驗(yàn)裝置試驗(yàn)需保證水平放置，其基座平臺(tái)水平放置于水平地面上，為上層結(jié)構(gòu)提供水平面�；脚_(tái)上等間距放置若干滾軸，滾軸的直徑可自由選擇，以能夠使試件與軸向加載裝置保持在同一平面為宜。滾軸上依次放置鋼板，橡膠，試件，橡膠及鋼板。螺栓通過(guò)六個(gè)螺栓孔可以與基座平臺(tái)上連接，用以固定上部9513540215加載螺栓螺栓孔固定螺栓螺栓孔1700

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3499929