具有軸向靜荷載紅砂巖中應(yīng)力波傳播特性試驗(yàn)研究.pdf

1、本文選用完整性和均質(zhì)性較好的贛州安遠(yuǎn)紅砂巖為試驗(yàn)材料，采用江西理工大學(xué)動(dòng)靜組合加載試驗(yàn)裝置，在不同軸向應(yīng)力作用下，分別對(duì)長(zhǎng)徑比較大的砂巖試件做了沖擊試驗(yàn)，旨在探討加載和卸載條件下砂巖中應(yīng)力波傳播特性。本文研究了軸向靜載荷對(duì)紅砂巖中應(yīng)力波傳播特性的影響，分別進(jìn)行了紅砂巖加載和卸載工況下應(yīng)力波波速以及幅值的變化進(jìn)行探討。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴結(jié)合應(yīng)力波理論，假定入射波為諧波，引入了應(yīng)力波幅值在時(shí)間、距離上的衰減規(guī)律方程，表明幅值

2、在時(shí)間和距離上均為指數(shù)衰減。利用動(dòng)靜組合加載裝置，分別進(jìn)行了13級(jí)軸壓下加載和卸載沖擊試驗(yàn)，測(cè)得試驗(yàn)波形圖。⑵隨軸向靜應(yīng)力增加，紅砂巖中縱波波速值呈現(xiàn)“急劇增加-平緩發(fā)展-快速減小”的趨勢(shì)。分析認(rèn)為這主要是由于不同軸向靜應(yīng)力導(dǎo)致巖石內(nèi)部的微裂紋的閉合及擴(kuò)展的程度不同引起的；應(yīng)力值與單軸抗壓強(qiáng)度之比σs/σsp小于30%時(shí)，孔隙度隨應(yīng)力的增加而減小。當(dāng)30%≤σs/σsp≤55%時(shí)，孔隙度變化不大，分析認(rèn)為是部分孔隙的閉合和另外部分裂隙的

3、萌生和擴(kuò)展相抵消。當(dāng)σs/σsp＞55%時(shí)，巖石的孔隙度（或損傷）隨靜應(yīng)力的增加而快速增加，擬合加載時(shí)縱波波速V與σ近似二次函數(shù)關(guān)系。卸載時(shí)，縱波波速經(jīng)歷了“緩慢減小(A2-B2)→平穩(wěn)發(fā)展(B2-C2)→緩慢減小(C2-D21)→快速減小(D21-D22)”四個(gè)階段，V與σ近似一階指數(shù)函數(shù)關(guān)系。比較而言，卸載波速變化“路徑”相對(duì)加載過(guò)程明顯變短，可見不同加載路徑對(duì)紅砂巖中縱波波速變化影響較大。⑶根據(jù)數(shù)據(jù)擬合發(fā)現(xiàn)，加、卸載過(guò)程幅值在時(shí)間

4、、距離上變化均為指數(shù)衰減，但是，不同加載路徑，軸向應(yīng)力對(duì)幅值衰減的影響程度不同。研究表明，加、卸載時(shí)，β(包括βt、βx)與軸壓σ均呈一階指數(shù)函數(shù)關(guān)系，由于加載路徑不同影響了紅砂巖內(nèi)部空隙張閉，不同條件下的β隨σ的衰減程度不同。衰減系數(shù)α(包括αt和αx)，加載條件下，幅值在時(shí)間、距離上的衰減系數(shù)αt與σ間呈二次函數(shù)關(guān)系；卸載條件下，幅值在時(shí)間、距離上的衰減系數(shù)αx與σ間呈三次函數(shù)關(guān)系。⑷加、卸載試驗(yàn)過(guò)程中，探究了幅值衰減量△A隨軸壓的