【摘要】：隨著淺部礦產(chǎn)資源的開采殆盡,國內外礦山相繼進入深部開采,在深部開采條件下,巷道、硐室等工程開挖是一個典型的巖體卸荷過程,易誘發(fā)巖爆等動力災害,嚴重威脅施工人員和設備安全。本文進行了大理巖三軸加、卸荷試驗,研究了不同圍壓、不同卸荷速率條件(應力路徑)下大理巖力學特性、能量演化機制、能量非線性演化模型、卸荷破壞強度準則,建立了卸荷本構模型,主要取得下列研究成果:(1)進行了大理巖三軸加、卸荷試驗:常規(guī)三軸試驗中,變形模量先急劇降低、后緩慢減小;泊松比隨著偏應力的增加,先大幅度減小、后緩慢增加;宏觀上以剪切破壞為主,細觀上以沿晶斷裂為主;聲發(fā)射相對集中在加載初始階段和破壞階段。三軸卸荷試驗中,變形模量隨圍壓的減小先增大,然后大幅度跳動并迅速減小;而泊松比隨著圍壓的卸載急劇增加;宏觀上主要以縱向劈裂、剪切破壞等復合破裂為主,細觀上沿膠結物破裂為主;聲發(fā)射特征與常規(guī)三軸試驗基本一致。(2)研究了大理巖三軸加、卸荷破壞能量演化特征和演化模型:加荷條件下應力峰值點處能量常規(guī)三軸大于單軸壓縮;初始彈性能比例隨軸向應變的增大而增大。三軸卸荷試驗中,相同圍壓、不同卸荷速率下,巖樣彈性能、耗散能及耗散能比例隨軸向應變的增大而增大;相同卸荷速率、不同圍壓下,巖石存儲的彈性能比例隨圍壓增大而增大;隨圍壓和卸荷速率的增大,卸荷點處巖樣耗散的能量越多。三軸加、卸荷試驗中,當應力分別達到峰值應力的81.63%和80.55%時,系統(tǒng)進入倍周期分叉區(qū),達到峰值應力的84.75%和83.93%時,系統(tǒng)進入混沌狀態(tài)。(3)分析了大理巖三軸卸荷破壞的強度準則,建立了卸荷本構模型:用Mogi-Coulomb強度準則對卸軸壓、同時卸圍壓試驗結果擬合效果較好;依據(jù)該準則得到大理巖破裂面傾角約為66.54°,其理論值與試驗結果吻合較好;基于試驗結果推導了巖石卸荷本構模型。本文進行了單軸壓縮、三軸加卸荷試驗,研究了大理巖不同應力路徑下的力學特性;從能量角度研究巖石破壞機理,克服了單純依靠應力-應變關系建立強度準則或以其大小作為破壞判據(jù)研究巖石破壞機理的缺陷,給巖石卸荷破壞機理的深入研究提供了一種新思路。巖石卸荷力學特性和演化機制的研究,不僅可以揭示卸荷誘發(fā)巖爆的力學機理,而且對深部地下工程有很好的參考和應用價值。
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU45
【圖文】：

行了縱波波速測試，將波速離散性較大歸為一組進行相關試驗。圖 2.1 巖樣密度波速散點圖1 Scattering plot of density wave speed of rock s2.76 2.78 2.8 2.82 2.84密度/g*cm-3300032003400360038004000度速m/*s-139 16421524141026625193792744174731841343281153836327 83362307134216729612079777449736859788069238382757214860

圖 2.4 MTS815 試驗系統(tǒng)Fig. 2.4 MTS815 test system for rock統(tǒng)由加載系統(tǒng)、控制器、測量系統(tǒng)等、作動器、伺服閥、三軸試驗系統(tǒng)及孔傳感器、測力傳感器、引伸計、三軸室種傳感器組成；控制部分由反饋控成，其中程序控制包括函數(shù)發(fā)生器服閥控制等。MTS815 試驗系統(tǒng)具有過管理軟件設計不同的的試驗手段及控制方式。試驗機常用的控制方式包置力傳感器力控制、軸向引伸計位移的主要技術參數(shù)見表 2.1 所示。在常溫和高溫條件下進行三軸壓縮的單軸拉、壓、彎、剪及蠕變等測試

美國美特斯工業(yè)系統(tǒng)有最大壓載荷量程 4600KN三軸圍壓 140MPa，最大三軸腔溫度范圍為常溫至 200℃內環(huán)境箱-129℃～315℃，試件尺寸腔外 50～測試空間高度最大 1262m軸向液壓缸活塞沖試驗框架整體剛度 1 液壓油流量 26.5 升/分鐘， 最大巖樣尺寸直徑 100mm 高 要軸向引伸計，標距 50mm，軸向環(huán)向引伸計，+8.0 m

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2794634