学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

复杂载荷条件下岩石变形破坏特性的实验研究

作　者: 汪金能
导　师: 许江
学　校: 重庆大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 循环载荷剪切声发射变形破坏裂纹时空演化
分类号: TU452
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 191次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

岩石作为一种非均质脆性材料,在诸多工程领域均涉及到循环载荷和剪切荷载条件下岩石变形破坏问题。本文利用日本岛津公司生产的AG-I 250kN型精密电子万能材料试验机、美国物理声学公司生产的PCI-2型声发射测试系统以及自主研发的岩石剪切实验系统,采用实验研究与理论分析相结合的方法,探讨了不同上限应力水平、不同试件长度等不同实验条件下循环单轴压缩载荷条件下岩石的变形破坏特性及其声发射特征,并利用岩石的声发射特征作为岩石损伤的宏观表现,分析了岩石在循环载荷条件下的损伤演化规律,同时也对岩石在剪切载荷条件下微裂纹的时空演化发展规律进行了微观观测实验,其取得的主要研究成果如下:(1)在利用材料试验机进行岩石的单轴压缩实验时,材料试验机本身也会产生变形。材料试验机和岩石试件可以看成是串联系统,由于材料试验机的刚度相对于岩石试件的刚度不够大很多,故在分析岩石试件的变形时不能忽略材料试验机本身的位移。本文用实验的方法测定了材料试验机在加载过程中的载荷-位移关系,并给出了两者之间的经验公式,以备对实验数据深层次分析使用。(2)在循环载荷条件下,上限应力对岩石试件的变形破坏起主导作用,决定着岩石损伤的发展趋势,这点在宏观上可以通过岩石试件破坏过程中的声发射特征来表现。上限应力较大时,在循环的每个过程中都会有声发射信号;而上限较低,特别是在接近门槛值时,循环过程中较少出现声发射信号,只有在接近破坏时才有明显的声发射信号。(3)岩石试件尺寸的不同对其变形破坏过程中的声发射特征有着明显的影响,受试件长度的影响,岩样的破坏模式不同,声发射模式也各不相同。(4)岩石在剪切破坏过程中,法向应力越大,岩石的抗剪强度就越高。侧向的摩擦力会使实验测出岩石的抗剪强度较实际值变大,可以通过添加减摩剂来减少摩擦力的影响。岩石在剪切破坏过程中,裂纹的产生和发展是瞬间的,这与岩石是脆性材料有关;裂纹是从试件下端向上扩展的,直至贯穿整个试件。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-15
  1.1 问题的提出及研究的目的意义  8-9
  1.2 研究现状  9-13
    1.2.1 损伤理论研究现状  9-10
    1.2.2 声发射研究现状  10-11
    1.2.3 岩石抗剪特性研究现状  11-13
  1.3 本文的主要内容和技术路线  13-15
    1.3.1 本文的主要内容  13
    1.3.2 本文的技术路线  13-15
2 实验研究方法  15-24
  2.1 岩样的采集与加工  15
  2.2 主要仪器设备  15-22
    2.2.1 实验加载装置  15-17
    2.2.2 声发射仪  17-20
    2.2.3 剪切实验系统  20-22
  2.3 实验方法  22-24
    2.3.1 单调单轴压缩实验  22
    2.3.2 循环载荷实验  22-23
    2.3.3 剪切实验  23-24
3 材料试验机的载荷－位移曲线  24-31
  3.1 测定材料试验机的载荷－位移曲线的必要性  24-26
  3.2 测定材料试验机的载荷－位移曲线的方法  26
  3.3 标定结果对比与分析  26-31
    3.3.1 引伸计测试精度的验证  26-27
    3.3.2 不同载荷－变形曲线的对比分析  27-28
    3.3.3 材料试验机载荷－位移关系曲线分析  28-31
4 循环载荷条件下岩石的变形破坏特性  31-52
  4.1 单调单轴压缩荷载条件下岩石的变形破坏特性  31-40
    4.1.1 变形特性  31-33
    4.1.2 声发射特征  33-36
    4.1.3 声发射定位分析  36-40
  4.2 循环单轴压缩载荷条件下岩石的变形特性  40-44
    4.2.1 轴向应力－轴向应变曲线  40
    4.2.2 不同应力水平下的变形特性  40-44
    4.2.3 不同试件长度下的变形特性  44
  4.3 循环载荷条件下岩石的声发射规律  44-52
    4.3.1 不同应力水平  44-51
    4.3.2 不同试件长度  51-52
5 岩石的微观剪切破坏特征  52-60
  5.1 实验观测方法  52
  5.2 岩石剪切破坏的实验结果  52-53
    5.2.1 减摩剂对实验的影响  52-53
    5.2.2 法向应力对实验的的影响  53
  5.3 岩石剪切破坏过程中微裂纹的演化发展规律  53-60
    5.3.1 微裂纹的时间演化规律  53-54
    5.3.2 裂纹的空间演化规律  54-60
6 结论与展望  60-61
  6.1 结论  60
  6.2 进一步研究建议  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-65
附录  65
  A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录  65
  B. 作者在学习期间参加的科研项目  65

复杂载荷条件下岩石变形破坏特性的实验研究

内容摘要

全文目录

相似论文