單軸壓縮與劈裂破壞過程中充填體聲發(fā)射特性研究.pdf

1、為了研究充填體損傷破壞時的聲發(fā)射特性，本文對配合比為1:4和1:8的水泥分級尾砂膠結(jié)充填體分別進行了單軸壓縮與劈裂破壞的聲發(fā)射試驗，分析了充填體試樣的變形破壞模式，并得到了充填體試樣在破壞過程中的聲發(fā)射參數(shù)的特征規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，通過對聲發(fā)射參數(shù)的b值和關(guān)聯(lián)分形維數(shù)值的計算分析，得到了充填體試樣在不同應(yīng)力作用下裂紋萌生與擴展的損傷演化行為，并提出了充填體失穩(wěn)破壞的預(yù)測依據(jù)；進一步利用RFPA2D數(shù)值模擬軟件模擬再現(xiàn)了充填體試樣在單軸壓縮

2、與劈裂拉伸條件下的破壞過程，從微觀角度闡述了充填體試樣由裂紋的萌生到失穩(wěn)破壞的整個過程；最后利用聲發(fā)射能率參數(shù)定義了充填體的損傷變量，建立了充填體損傷與聲發(fā)射參數(shù)的關(guān)系，主要研究結(jié)論如下：
　?。?）充填體的破壞過程主要分為孔隙壓緊密實階段、線彈性階段、塑性屈服階段和失穩(wěn)破壞階段，但劈裂破壞的充填體塑性屈服階段極短，通常表現(xiàn)為脆性劈裂破壞。
　　（2）配合比為1:4的單軸壓縮充填體主要呈現(xiàn)“雙曲線”形和“八”字形或倒“八”字

3、形的剪切破壞，而配合比為1:8的充填體主要呈現(xiàn)一條或若干條劈裂帶破壞，局部產(chǎn)生剪切破壞，而劈裂拉伸充填體主要沿著軸心貫穿整個試件“對稱式”劈裂破壞。
　　（3）單軸壓縮與劈裂破壞的充填體在加載初期聲發(fā)射信號極少，到應(yīng)力峰值點或臨近峰值點出現(xiàn)極大的聲發(fā)射信號，但劈裂破壞的充填體試樣在應(yīng)力峰值點約45％時開始產(chǎn)生極大量的聲發(fā)射信號，隨后出現(xiàn)一段較為“平緩波動”的聲發(fā)射信號高峰期。
　　（4）單軸壓縮與劈裂破壞的充填體試樣在臨近破

4、壞時聲發(fā)射 b值和分形維數(shù)曲線都會呈現(xiàn)下降趨勢，但劈裂破壞的充填體試樣在應(yīng)力峰值的45%~65%階段時，聲發(fā)射分形維數(shù)呈現(xiàn)一個明顯的“下降—上升”的波動“拐點”，隨后聲發(fā)射分形維數(shù)的上下波動頻率明顯加快，意味著試件即將破壞。
　　（5）結(jié)合充填體試樣聲發(fā)射 b值和分形維數(shù)都同時下降且上、下振蕩頻率明顯加快的變化特征規(guī)律，可作為充填體失穩(wěn)破裂的前兆。
　　（6）RFPA2D數(shù)值模擬再現(xiàn)了充填體試樣由裂紋的萌生到失穩(wěn)破壞的整個演

5、化過程，單軸壓縮與劈裂破壞的充填體首先是在靠近試件中心附近位置萌生損傷破壞的微單元，發(fā)展到零散分布眾多破壞的微單元體，繼而衍生發(fā)展成無序擴展的裂紋，隨后轉(zhuǎn)變成有序延伸的裂紋，最后抗壓試件形成一條或若干條主斜裂紋而導(dǎo)致破壞，而劈裂試樣最終在圓盤加載軸線的中心處形成一條由中部沿至兩端的宏觀裂隙帶而導(dǎo)致破壞，與室內(nèi)試驗結(jié)果相比，具有很好的一致性。
　　（7）通過聲發(fā)射能率定義充填體試樣在單軸壓縮與劈裂拉伸破壞時的損傷變量，得到了應(yīng)力-應(yīng)