围压状态下砂岩动态力学性能试验研究

发布时间：2017-04-11 14:11

  本文关键词：围压状态下砂岩动态力学性能试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人类对地下资源和地下空间不断开发利用,岩土工程的发展越来越快。目前岩石在常态下的动态力学特性的研究成果丰硕,并在实际工程中得到广泛应用。岩石力学研究中,冲击荷载作用下岩石的稳定与破坏的问题,仍是一个富有挑战性的课题。在众多工程研究领域中,不论是地热的开发和利用、巷道的支护、煤矿中岩石的爆破作业,还是在城市圈大深度地下空间的开发和利用等所处的地质环境中,岩体均处在一定的高地应力环境中。因此,模拟高地应力环境,开展围压状态下砂岩动态力学性能试验研究,具有十分重要的意义。本文以安徽淮南矿区谢李大井深部开采为工程背景,确定了煤矿巷道开挖工程中最常见的砂岩为试验研究目标。并利用静态力学试验系统进行了静态力学试验,在对岩石进行动态力学试验研究时重点利用直锥变截面分离式Hopkinson压杆及改造升级的主动围压试验装置。主要研究内容和成果如下：(1)测试了岩石的基本物理性质,利用静态力学实验装置开展砂岩试件的劈裂拉伸试验和单轴压缩试验等,分析了岩石试件的破坏形态和强度特征。(2)开展了砂岩在冲击荷载作用下的单轴压缩和劈裂拉伸试验,对比分析了试件在冲击气压分别为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7MPa时,开展了岩石试件的动态强度和应变率效应。(3)开展了围压等级分别为1、2、3、4、5MPa下砂岩试件的破坏形态,并分析了应力波形图和应变率效应,得出其抗压强度随着围压的增大而增大。开展了冲击气压分别为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7MPa下砂岩试件的强度特征和破坏形态。
【关键词】：深部岩石 岩石动力学 主动围压 应变率效应 SHPB(分离式霍普金森压杆)
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU45
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-20
• 1.1 研究背景和研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 深部岩体研究现状13-15
• 1.2.2 岩石动态力学性能研究15-17
• 1.3 研究目的、内容与方法17-20
• 1.3.1 研究目的17
• 1.3.2 研究内容17
• 1.3.3 研究方法17-20
• 2 深部岩石的基本力学性能20-30
• 2.1 概述20
• 2.2 岩石试件的加工20-24
• 2.2.1 岩石试件的设计20-21
• 2.2.2 岩石试件的加工21-24
• 2.3 岩石的基本物理性质24-26
• 2.3.1 岩石密度24-25
• 2.3.2 弹性纵波波速25-26
• 2.4 岩石试件静态力学试验26-30
• 2.4.1 单轴抗压强度试验26-28
• 2.4.2 西圆盘劈裂试验28-30
• 3 岩石SHPB实验技术30-44
• 3.1 概述30
• 3.2 SHPB试验装置及其基本原理30-44
• 3.2.1 SHPB试验装置概述30-31
• 3.2.2 SHPB试验原理31-36
• 3.2.3 变截面杆SHPB试验装置36-40
• 3.2.4 压杆的安装与调平40
• 3.2.5 应变片粘贴与联线40-41
• 3.2.6 试验方法及步骤41-44
• 4 常规SHPB动态力学性能试验44-54
• 4.1 概述44
• 4.2 岩石单轴冲击压缩试验与分析44-49
• 4.3 岩石动态拉伸力学性能试验49-53
• 4.3.1 圆盘劈裂拉伸试验原理49-50
• 4.3.2 劈裂拉伸试验结果50-52
• 4.3.3 劈裂破碎形态分析52-53
• 4.3.4 抗拉强度的应变率效应53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 围压状态下SHPB试验研究54-64
• 5.1 概述54
• 5.2 围压装置介绍54-56
• 5.3 围压状态冲击试验分析56-63
• 5.3.1 围压对砂岩的抗压强度影响56-59
• 5.3.2 冲击速度对砂岩的抗压强度的影响59-63
• 5.4 本章小结63-64
• 6 结论与展望64-66
• 6.1 结论64
• 6.2 展望64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 作者简介及读研期间主要科研成果71

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