岩石破坏过程中的声发射特征及其损伤实验研究
【摘要】:本文采用试验研究、理论分析和数值模拟相结合的方法,对六种岩性不同的岩石在单轴压缩下的变形、损伤破坏及声发射等相关问题进行了研究。
文中首先对矽卡岩、石英闪长岩、大理岩、粉砂岩、含铜黄铁矿和蛇纹岩进行单轴压缩试验,在压缩试验的同时,使用声发射仪器实时记录岩石破坏过程中产生的声发射信号。通过对比研究这六种不同岩石的变形和声发射特征发现,岩石声发射受到岩石强度、节理裂隙和晶粒软硬大小等的影响;岩石声发射过程存在初始区、剧烈区、下降区和沉寂区,各个阶段是否存在及持续时间与岩石强度、内部缺陷等有关;岩石的声发射事件率特征与能量率特征并不完全一致;岩石的声发射活性除了受其均匀性影响外,还受到岩石的强度影响,强度越小,声发射活性越强;大多数岩石破坏前存在一声发射沉寂区;岩石的破坏前兆是否明显跟岩性有关,相比较而言,岩石破坏时的声发射率前兆比声发射能量率前兆更为明显一些。
在实验分析的基础上,从岩石损伤破坏的微观机理出发,通过理论分析提出了一个符合二参数威布尔分布的统计损伤演化模型,并根据试验中获得的声发射数据对该模型进行拟合。对拟合结果的进一步分析之后,提出对该模型的修正方法。将理论模型与试验结果对比后发现,两者比较吻合,验证了该理论模型的正确性。
最后,运用数值模拟软件RFPA模拟了岩石在不同强度和均质度的情况下,单轴压缩时的损伤破坏及其声发射过程。模拟结果表明,随着均质度的增加,岩石破裂过程中的非线性逐渐减小,脆性逐渐增强,声发射产生得越晚,单个声发射释放出的能量越大;强度越低,岩石的声发射活性越大,越容易产生声发射,破坏时塑性越明显。模拟结果与试验结果基本吻合。
|
|
|
|
1 |
周宁;;关于鑽粒鑽進時岩石破坏原理的一些問題[J];地质与勘探;1957年21期 |
2 |
陈宗基;康文法;;在岩石破坏和地震之前与时间有关的扩容[J];岩石力学与工程学报;1983年01期 |
3 |
柯长仁;葛修润;蒋俊玲;;不同围压下岩石破坏全过程数值模拟[J];上海交通大学学报;2011年S1期 |
4 |
赵忠虎;鲁睿;张国庆;;岩石破坏全过程中的能量变化分析[J];矿业研究与开发;2006年05期 |
5 |
高真平;李庶林;黄波;陈东霞;胡静云;;岩石破坏前的损耗比及加卸载响应比特性研究[J];地下空间与工程学报;2017年01期 |
6 |
佐藤浩;李书光;;岩石破坏韧性值的测定及其在地质学上的意义[J];世界地质;1989年04期 |
7 |
吴刚,张磊;单轴压缩下岩石破坏后区的扰动状态概念分析[J];岩石力学与工程学报;2004年10期 |
8 |
王建军;;岩石破坏德鲁克—普拉格准则的探讨[J];科技信息;2009年07期 |
9 |
吴玉山,林卓英;单轴压缩下岩石破坏后区力学特性的试验研究[J];岩土工程学报;1987年01期 |
10 |
裴峰;张军工;马庆福;纪洪广;向鹏;;卸荷条件下岩石破坏能量演化试验研究进展[J];金属矿山;2017年05期 |
11 |
周小平;赵毅;钱七虎;;单轴压缩条件下岩石破坏的光滑粒子流体动力学数值模拟[J];岩石力学与工程学报;2015年S1期 |
12 |
朱建明,任天贵,明士祥,宋卫东;基于三轴实验的软破岩石破坏准则的研究[J];中国矿业;1998年03期 |
13 |
潘岳;岩石破坏过程的折迭突变模型[J];岩土工程学报;1999年03期 |
14 |
左红伟,闫强刚;岩石破坏的机理再认识[J];上海地质;1998年04期 |
15 |
游强;王军保;;岩石破坏过程中的损伤统计本构模型[J];桂林理工大学学报;2011年02期 |
16 |
赵贺兴;王述红;昝世明;梅林;;基于不同岩石破坏方式的滚刀效率评价模型研究[J];水利与建筑工程学报;2015年04期 |
17 |
许东俊,耿乃光;中等主应力变化引起的岩石破坏与地震[J];地震学报;1984年02期 |
18 |
山下秀;张金奎;;岩石的单轴压缩破坏过程与声发射产生——关于岩石压缩破坏机理的研究之一[J];国外采矿技术快报;1984年01期 |
19 |
尹贤刚,李庶林,唐海燕,王春来;岩石破坏过程的声发射特征研究[J];矿业研究与开发;2003年03期 |
|