工程實際中由于自重應(yīng)力和開挖卸荷,巖體往往承受線性和非線性梯度地應(yīng)力。室內(nèi)試驗研究相關(guān)工況下巖體的物理力學(xué)特性時,無法模擬出相應(yīng)的受力環(huán)境。針對巖石力學(xué)室內(nèi)試驗裝置及試驗系統(tǒng)無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際受力環(huán)境的方法,研制了相應(yīng)的試驗裝置。裝置能夠?qū)r石長試件施加線性及非線性的梯度靜應(yīng)力,進(jìn)行了線性梯度靜應(yīng)力作用下的紅砂巖試件的應(yīng)力波傳播試驗,驗證了該試驗裝置在進(jìn)行巖石動力學(xué)方面的優(yōu)點。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:（1）試驗裝置由“柔性材料-試件-柔性材料”構(gòu)成其主體部分,通過螺栓對試件施加法向荷載。分析了存在于本文試驗裝置中的螺栓預(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試驗結(jié)果的影響等問題,提出了一套標(biāo)準(zhǔn)的試驗操作方法。試驗結(jié)果表明:對巖石試件施加梯度靜應(yīng)力的試驗裝置可對巖石試件施加可計算的精確的軸向梯度靜應(yīng)力,計算值與實測值之間誤差較小。通過旋緊螺栓的方式,可以對試件上下側(cè)面施加均勻或非均勻的法向壓力,進(jìn)而實現(xiàn)對試件施加均勻或非均勻梯度靜應(yīng)力的目的。均勻旋緊力矩對應(yīng)線性梯度靜應(yīng)力,非均勻旋緊力矩對應(yīng)非線性梯度靜應(yīng)力;... 

【文章來源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

軸向靜荷載加載裝置實物圖圖

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物圖圖圖2.5手動液壓裝置實物圖軸向加載裝置對試件施加的軸向壓荷載通過液壓表呈現(xiàn)，根據(jù)試驗所需的荷載大小可以選用不同量程的液壓表。本試驗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。通過式（2.8）可以通過手動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，沿鋼板長度方向等間距預(yù)留有兩列對稱分布的螺栓孔，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應(yīng)。在下側(cè)鋼板四角及鋼板中心預(yù)留六個螺栓孔，直徑16mm，六個螺栓孔與基座平臺上倒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，其作用是對巖石上下側(cè)面形成柔性約束，本文試驗時橡膠墊的厚度選3~5mm，長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的高強螺栓，固定螺栓選用直徑為16mm的高強螺栓，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，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)顯扭矩扳手實物圖2.6試驗方法對巖石試件施加梯度靜應(yīng)力的試驗裝置試驗需保證水平放置，其基座平臺水平放置于水平地面上，為上層結(jié)構(gòu)提供水平面�；脚_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。螺栓通過六個螺栓孔可以與基座平臺上連接，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
[1]軸向靜載對變截面桿中應(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.  振動與沖擊. 2019(17)
[2]圍壓對紅砂巖應(yīng)力波傳播特性的影響[J]. 金解放,王杰,郭鐘群,梁晨,袁偉,吳越,張睿,王熙博.  煤炭學(xué)報. 2019(02)
[3]不同加載率下水飽和砂巖的力學(xué)特性研究[J]. 周子龍,蔡鑫,周靜,程瑞山.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2018(S2)
[4]基于西原模型的圓形隧道黏彈-黏塑性解析解[J]. 夏才初,劉宇鵬,吳福寶,徐晨,鄧云綱.  巖土力學(xué). 2019(05)
[5]車輛輪胎冰雪路面摩擦特性與橡膠材料物理力學(xué)性能的相關(guān)性研究[J]. 王強,齊曉杰,王云龍,楊兆,王國田,呂德剛.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版). 2018(04)
[6]節(jié)理傾角對類巖石沖擊能量傳遞影響的試驗研究[J]. 王建國,梁書鋒,高全臣,李祥龍,王立娜,趙炎.  中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(05)
[7]軸向靜載對紅砂巖中應(yīng)力波傳播特性的影響試驗研究[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. 2017(08)
[8]氣液復(fù)合加載的巖爆模型試驗研究[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. 2017(01)
[9]基于能量耗散原理的鹽巖動力特性及破壞特征分析[J]. 尤業(yè)超,李二兵,譚躍虎,姜錫權(quán),段建立,楊蒙.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2017(04)
[10]不同地應(yīng)力下爆炸應(yīng)力波在節(jié)理巖體中傳播規(guī)律模型試驗研究[J]. 李新平,董千,劉婷婷,羅憶,趙航,黃俊紅.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2016(11)

碩士論文
[1]螺栓連接鎂車架的有限元分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 郭云春.重慶大學(xué) 2012
[2]巖土試件端部效應(yīng)影響數(shù)值分析[D]. 葛進(jìn)生.大連理工大學(xué) 2012
[3]基于彈性接觸分析的車架螺栓連接結(jié)構(gòu)分析方法研究[D]. 張志遠(yuǎn).吉林大學(xué) 2011



本文編號：3499929