【摘要】：工程實際中的巖石經(jīng)常會受到如地震、巖爆和爆破振動等動力荷載的擾動,這些動力擾動的速率復雜多變,會對巖石的力學特性及損傷破裂過程產生不同的影響。已有理論及試驗研究表明,不同強度等級的巖石受這些加載速率變化的擾動作用下,其單軸抗壓強度及損傷破裂過程會呈現(xiàn)不盡相同的變化規(guī)律。因此,探討室內試驗條件下各類巖石在不同加載速率時的單軸抗壓強度變化規(guī)律及損傷破裂特征,不僅能為工程建設中不同速率荷載擾動下巖石的力學強度特征變化規(guī)律研究提供理論基礎,還能為巖石力學強度試驗國家標準中各類巖石的標準加載速率選取起到重要指導作用。本文基于RMT-150B巖石力學試驗系統(tǒng)和聲發(fā)射信號采集系統(tǒng),針對不同強度等級巖石的合適速率值的選取以及聲發(fā)射特征的變化規(guī)律,開展了5級加載速率下的多強度等級巖石的單軸壓縮和聲發(fā)射試驗研究,得到以下結論:(1)加載速率對彈性模量的影響較小,巖石單軸抗壓強度越高,彈性模量相對較大。強度范圍在110~200MPa間的花崗巖、石灰?guī)r和大理巖等巖石材料存在一個加載速率極值點,分別為0.015mm/s、0.013mm/s、0.013mm/s。在速率小于該值時,強度與速率呈正相關,速率大于該值點后,二者呈負相關性。在該速率極值點,巖石的單軸抗壓強度達到最大值。對于強度范圍在80~100MPa的砂巖,加載速率增大,抗壓強度減小,并且減小的速度隨加載速率增大而增大。(2)在單軸壓縮實驗中,150~200MPa石灰?guī)r的合理位移加載速率區(qū)間為0.002~0.006mm/s或0.019~0.020mm/s,所得值與平均值誤差約在5%以內;130~150MPa的大理巖應當在0.002mm/s~0.005mm/s或0.019mm/s~0.020mm/s加載速率區(qū)間進行選擇,誤差約在2.5%以內;110~130MPa的花崗巖應采用0.003mm/s~0.008mm/s的加載速率區(qū)間,誤差同樣約在2.5%以內;而80~100MPa的砂巖,加載速率的合理區(qū)間在0.003~0.009mm/s和0.015~0.017mm/s范圍內,誤差值約2.5%。對于這四類巖石材料,0.001mm/s~0.02mm/s位移加載速率范圍內,能獲得最大單軸抗壓強度測試值的速率點分別為0.013mm/s、0.013mm/s、0.015mm/s和0.001mm/s。(3)相同加載速率下,巖石強度越高,聲發(fā)射振鈴計數(shù)和能量釋放偏向于低頻高幅的特征;巖石強度越低,則振鈴計數(shù)和能量釋放頻率越高,變化幅度越低。對于110~200MPa的花崗巖、石灰?guī)r和大理巖,加載速率越大,起裂越晚,對于80~100MPa的砂巖,加載速率越大,越早起裂。(4)巖石單軸壓縮過程中,振鈴計數(shù)可分為具有不同特點的四個階段,分別為基本無聲發(fā)射事件活動的巖石壓密段,開始起裂產生聲發(fā)射活動的彈性變形段,聲發(fā)射活動加劇,巖石內部破裂事件較多的損傷階段,以及峰前平靜期。
【學位授予單位】：南華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TD315
【圖文】：

圖 2.1 巖石試件軸抗壓強度與加載速率的區(qū)間變化關系花崗巖、石灰?guī)r、大理巖和砂巖 4 類巖力-應變曲線、抗壓強度、泊松比和彈性過程中的聲發(fā)射特征信號進行了采集與力學試驗系統(tǒng)院武漢巖土力學研究所自行研制的RM驗系統(tǒng)是屬于數(shù)字化控制式的電液伺服等特點，其主要應用在巖石材料及混凝縮、剪切、循環(huán)加卸載、單軸拉伸和單

有行程控制、位移控制、力控制和合等多種方法進行操控。通過該試驗系統(tǒng)，研究力以及變形位移的數(shù)據(jù)進行實時準確地記錄，并-應變、強度和楊氏模量等力學參數(shù)。該巖石力學m，最大輸出的力為 1000kN。軸向的力傳感器量程位移傳感器量程為 5mm，精度為 1.5%。本次試驗 50mm。

圖 2.3 DS5-8B 聲發(fā)射信號分析儀 RMT-150B 巖石力學試驗機與 DS5-8B 聲發(fā)射信式可分為荷載控制和位移控制兩種，通過查閱文加載過程進行合理把控，并且便于比較不同條件以考慮到操作過程與分析的簡便，本次試驗采用為 0.001mm/s、0.002mm/s、0.005mm/s、0.01mm率條件下選取石灰?guī)r、砂巖、花崗巖和大理巖各行固定操作，將聲發(fā)射傳感器通過硅脂耦合劑與傳射傳感器固定裝置粘貼到巖石試件中部對稱的兩感器過早脫落，使得所測聲發(fā)射值丟失，采用了

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本文編號：2766919