红砂岩特征强度点声发射特性研究

发布时间：2017-06-13 09:02

  本文关键词：红砂岩特征强度点声发射特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在深部高应力条件下,岩体主要以脆性破坏为主,岩石的脆性破坏与岩石内部裂纹演变息息相关,而起裂强度和损伤强是裂纹演化过程中两个非常重要的分界点。本文以红砂岩作为特征强度的研究对象,通过单轴加载声发射实验对红砂岩的特征强度进行研究,探讨和对比三种确定特征强度的方法,并分析了声发射事件数、振铃计数和能量在特征点处的特征,同时,基于聚类分析法对破坏前的声发射信号峰值频率进行分析,并分析了破坏前声发射ΣN/ΣE和破坏特征。本文研究的主要结论如下:(1)红砂岩的起裂强度约为峰值强度的0.24~0.47倍,损伤强度约为峰值强度的0.7~0.87倍;(2)在声发射参数取值法中,通过振铃计数第一次突增估判起裂强度点更为简单可靠,而估判损伤强度点时应优先考虑能量分析;根据声发射特征将岩石分为两类:第一类岩石为损伤点后声发射出现平静期,第二类岩石为损伤点后声发射持续;(3)峰值频率随荷载的增加数量逐渐增多,分布范围变得更宽,在加载初期主要集中在120KHz和280KHz左右,在临近破坏时,峰值频率集中带范围变广,同时伴随着较多高于400KHz的峰值频率出现;(4)当应力低于起裂强度时,低频率数量与总频率数的比波动性大,总体上呈减小的趋势,但两类频率数量均增加,应力超过起裂强度后,该比值保持平稳直至应力达到峰值强度的90%,之后高频所占的比例增加;(5)在起裂点处,一类频率与总频率数比值与时间曲线出现了拐点,即减小趋势向平稳趋势过度的拐点,损伤点处的该比值则处于平稳趋势;通过声发射峰值频率很难判断出岩石的损伤强度;(6)红砂岩破坏前的r值(ΣN/ΣE)曲线呈现“阶梯”状,临近破坏时,r值在整个过程中最小,因此,可通过r值的来预判岩石的破坏;(7)r值在起裂点及损伤点处的变化差异性大,并无规律性可言,因此,通过r值的变化估判岩石的起裂强度点和损伤强度点是不可行的;(8)红砂岩的破坏模式主要以X共轭斜面剪切破坏为主,对试验前后的红砂岩进行显微镜扫面试验,破坏后岩石内部结构比破坏前更为密实;
【关键词】：红砂岩 单轴加载 声发射 起裂强度 损伤强度 峰值频率
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU45
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 课题来源9-10
• 1.2 研究目的与意义10
• 1.3 国内外研究现状10-15
• 1.3.1 声发射研究现状10-13
• 1.3.2 特征强度研究现状13-15
• 1.4 研究内容15-16
• 1.5 研究方法与技术路线16-18
• 第二章 红砂岩特征强度单轴声发射试验18-26
• 2.1 试件制备18-20
• 2.2 试验系统20-23
• 2.2.1 加载系统20
• 2.2.2 声发射采集系统20-21
• 2.2.3 应变测试系统21-23
• 2.3 试验过程23-24
• 2.3.1 加载控制过程23
• 2.3.2 声发射数据采集23
• 2.3.3 应变采集23
• 2.3.4 试验步骤23-24
• 2.4 试验结果初步分析24-25
• 2.4.1 应力应变曲线24
• 2.4.2 单轴抗压强度24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 红砂岩特征强度取值法研究26-45
• 3.1 特征强度定义26
• 3.2 特征强度取值方法26-30
• 3.2.1 裂纹体积应变模型计算法26-28
• 3.2.2 声发射参数取值法28-30
• 3.2.3 移动点回归法30
• 3.3 特征强度处声发射参数特征研究30-40
• 3.3.1 声发射事件数31-33
• 3.3.2 振铃计数33-36
• 3.3.3 能量36-38
• 3.3.4 综合分析38-39
• 3.3.5 结果对比分析39-40
• 3.4 移动点回归法确定特征强度40-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第四章 红砂岩单轴声发射及破坏特征分析45-61
• 4.1 引言45
• 4.2 红砂岩破坏过程声发射信号峰频聚类分析45-53
• 4.2.1 聚类分析45-46
• 4.2.2 K-means算法46-48
• 4.2.3 峰值频率分布48-51
• 4.2.4 聚类分析结果51-53
• 4.3 峰值强度前声发射ΣN/ΣE特性53-56
• 4.4 破坏特征56-59
• 4.4.1 红砂岩破坏形式56-58
• 4.4.2 试验前后显微镜扫面结果分析58-59
• 4.5 本章小结59-61
• 第五章 总结与展望61-64
• 5.1 本文结论61-62
• 5.2 展望62-64
• 参考 文献64-69
• 致谢69-70
• 攻读学位期间的研究成果70-71

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