岩石破裂过程的自组织临界特性及岩爆倾向性

发布时间：2024-02-15 18:45

　　在深部资源开采工程和地下空间拓展工程中,岩柱的稳定性问题一直是实际工程开展所面临的一项难题。由于深部岩体处于“三高一扰动”的特殊地质力学环境,天然或人造岩体发生失稳的现象时常发生,且基本与深度呈正相关关系,对资源的安全开采和人类的安全活动构成了严重的威胁。因此,开展深部岩体在单轴压缩下的破裂失稳规律,不仅对岩体力学理论的发展具有重要的现实意义,还对资源开发的可行性及可持续发展都具有重要的战略意义。本文以不同类型的岩石作为研究对象,结合理论分析和室内试验相结合的方式对立方体试件和圆柱体试件进行单轴压缩试验和声发射试验。根据试验统计结果对试件破坏整个过程的宏观破裂形态、微观声发射能率和撞击数率间的幂律特征及尖点突变模型、各试件岩爆发生的倾向性等级进行探讨,通过研究岩体破坏过程的自组织临界规律,从非线性科学理论的角度来分析其破裂机理,为实际工程提供一定指导性建议。论文的主要工作和结论陈列如下:(1)通过分别对立方体和圆柱体砂浆试件、混凝土试件、红砂岩试件和花岗岩试件进行单轴压缩试验,研究结果表明:试件宏观累进性破裂过程是一个以弱结构面为动态吸引子,由低能值的无序稳定态走向高能值的有序非稳定态...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1试验试件

（d）圆柱体混凝土（e）圆柱体红砂岩（f）圆柱体花岗岩图2.1试验试件2.2.2试验主要设备及参数设置为了采集岩石与类岩石材料的极限破坏强度、弹性模量、应力-应变信息和声发射特征参数，来建立试件细观裂纹萌生到宏观裂纹扩展过程的变化关系。本文采用单轴压缩试验的方法，同步监....

图2.2DS5系列全信息声发射信号分析仪

（c）放大器（d）硅脂耦合剂图2.2DS5系列全信息声发射信号分析仪声发射仪加载设备计算机计算机控制设备声发射系统加载系统试件图2.3声发射试验信号采集装置图2.2.3试验方法及步骤出于试件强度、数量和加载灵敏度方面考虑，本试验采用力控制加载方式进行加载，分批在不同....

图2.4平衡曲面和控制变量平面

图2.4平衡曲面和控制变量平面形方程（式2.3）只有一个实根，p，q状态是稳定的；当F=0，突变流形方程，2根相同。若p=0且q=0时，3根相突变流形方程有3个互不相等的实根，定状态。数率可以看作是对时间变量t的连续变可满足精度要求，如式（2.6）所示....

图3.2砂浆体试件破裂累进变化过程

（c）非稳定发展阶段（d）失稳后的残余强度阶段图3.2砂浆体试件破裂累进变化过程从图3.1和图3.2中分析可知，立方体砂浆材料属于准脆性材料，整个加载现出四个阶段：（1）弹性变形阶段。在加载初期，砂浆体试件处于应力积累性应变能形式吸收载荷的做功；（2）微裂隙稳定发展....

本文编号：3900170