變角剪切下巖石的聲發(fā)射-紅外特性及損傷演化規(guī)律.pdf

1、江西理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要I摘要巖體失穩(wěn)預(yù)測(cè)與損傷機(jī)制是巖石力學(xué)研究的重要課題，而剪切破壞是巖體失穩(wěn)的常見形式之一。大量的實(shí)驗(yàn)和理論研究表明，巖石在加載作用下伴隨著能量耗散或機(jī)械能與熱能之間的轉(zhuǎn)移，聲發(fā)射的產(chǎn)生與巖石內(nèi)部的微破裂（損傷）直接相關(guān)，聲發(fā)射特征參數(shù)與巖石損傷量存在著“正比”關(guān)系；紅外輻射反映了巖石表面溫度場(chǎng)的分布特征。研究剪切載荷下巖石的聲發(fā)射紅外特性及損傷演化可為巖體失穩(wěn)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)和預(yù)警提供理論基礎(chǔ)。論文以花崗巖和砂巖為

2、研究對(duì)象，進(jìn)行了三種剪傾角（45?、60?、75?）下巖石聲發(fā)射與紅外輻射同步剪切實(shí)驗(yàn)，分析研究了巖石加載過程中的聲發(fā)射時(shí)頻特性與紅外輻射特征，并基于巖石聲發(fā)射紅外輻射特征參數(shù)，探討了巖石變角剪切過程的損傷演化規(guī)律。主要研究結(jié)論如下：1、分析得到了花崗巖與砂巖在不同剪傾角下的剪切強(qiáng)度和變形特征，同時(shí)統(tǒng)計(jì)得出剪切載荷下巖石的庫(kù)倫屈服準(zhǔn)則。2、通過分析不同剪傾角下巖石聲發(fā)射特征，歸納了巖石剪切過程中不同階段的聲發(fā)射振鈴計(jì)數(shù)與能量的變化規(guī)律。

3、在不同剪傾角下，試樣均經(jīng)歷了壓密閉合、彈性、塑性及破壞四個(gè)階段，同一階段的聲發(fā)射活動(dòng)表現(xiàn)基本一致；在顯裂紋出現(xiàn)或破壞時(shí)，聲發(fā)射振鈴計(jì)數(shù)及能量大都出現(xiàn)激增；在巖樣破壞前，聲發(fā)射能量均出現(xiàn)一段“平靜期”。隨著剪傾角的增大，聲發(fā)射能量比振鈴計(jì)數(shù)更好地預(yù)測(cè)巖石的失穩(wěn)破壞。3、運(yùn)用Welch功率譜估計(jì)和經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，分析了不同剪傾角下巖石聲發(fā)射信號(hào)的峰值頻率、能比因子與EMD能量熵值隨加載時(shí)間的演化特性。4、基于巖石加載過程的紅外輻射效應(yīng)，分析了

4、不同剪傾角下試樣表面平均紅外輻射溫度（AIRT）與紅外熱像的變化情況，研究了AIRT時(shí)間曲線與軸向載荷、剪傾角的關(guān)系。隨著剪傾角的增大，異常高溫前兆越明顯，吸熱現(xiàn)象也越顯著。5、利用聲發(fā)射振鈴累計(jì)計(jì)數(shù)、紅外溫變點(diǎn)累計(jì)計(jì)數(shù)分別確定了巖石材料整體損傷變量與表面損傷變量，研究了不同剪傾角下花崗巖與砂巖的損傷特征以及極限剪切荷載與損傷變量的關(guān)系，揭示了巖石在剪切載荷中的整體損傷與表面損傷的內(nèi)在聯(lián)系。研究表明，整體損傷比表面損傷更具有明顯的階段性

5、和更早的前兆性。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：巖石力學(xué)；變角剪切；聲發(fā)射；紅外輻射；損傷演化AbstractIIITheresultsshowthatabnmalhightemperaturephenomenonwasmeapparentwiththeincreaseofshearangle.5.ByusingAEringingcumulativecounttemperaturechangepointcumulativecountrespectivel

6、ytodeterminetheoveralldamagevariablesurfacedamagevariableofrockmaterialsdamageacteristicsofgranitesstoneunderdifferentshearanglewereanalyzed.Atthesametimerelationshipbetweentheultimateshearloaddamagevariablewouldbeclear.

7、Basedoninternalconnectionbetweentheoveralldamagesurfacedamageofrocksintheshearloadthepointthatstageprecursofoveralldamageweremeobviousthantheseofsurfacedamagewasproposed.KeyWds:rockmechanicsvariableangleshearacousticemis