巖石常規(guī)三軸峰后加卸載變形破壞聲發(fā)射規(guī)律研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、巖石材料在發(fā)生斷裂破壞過程中必然會產生聲發(fā)射現(xiàn)象。聲發(fā)射現(xiàn)象是巖石內部裂紋形成、發(fā)展,直至巖石破壞的表征現(xiàn)象,對礦山地質災害的發(fā)生過程具有指示作用。目前,對巖石聲發(fā)射研究主要集中在巖石單軸實驗、常規(guī)三軸峰前試驗等,而對巖石破壞進入峰后階段的聲發(fā)射特性研究較少。然而,在實際工程中,采掘工作面周圍巖體是經歷構造運動產生破壞后重新形成的平衡狀態(tài),這種狀態(tài)從工程的角度來看,類似于室內試驗巖樣峰后階段,采掘過程對圍巖體的力學作用就是一個加卸載過程

2、。因此,巖石峰后加卸載聲發(fā)射特性試驗研究對分析圍壓穩(wěn)定、預防地質災害具有重要意義。
  本文重點研究巖石峰后加卸載圍壓條件下,巖石力學性質與聲發(fā)射特征之間的內在關系,為建立基于巖體峰后聲發(fā)射特性為基礎的礦山地質災害預報分析奠定基礎。此次試驗主要的研究內容及結論如下:
 ?。?)在常規(guī)三軸壓縮巖石變形破壞聲發(fā)射試驗過程中,試件在達到裂紋啟裂強度后,出現(xiàn)相對較多的聲發(fā)射現(xiàn)象,但在啟裂強度前,聲發(fā)射現(xiàn)象相對較少;在試件強度達到其損

3、傷強度σcd后,聲發(fā)射現(xiàn)象開始趨于活躍。在達到峰值強度前,出現(xiàn)聲發(fā)射平靜期,標志著試件即將發(fā)生破壞。在試件達到殘余強度后,出現(xiàn)聲發(fā)射現(xiàn)象相對減少,聲發(fā)射累計振鈴計數(shù)整體趨勢下降,累計振鈴計數(shù)曲線斜率趨近于零。
 ?。?)在常規(guī)三軸殘余階段直接卸圍壓聲發(fā)射試驗過程中,卸圍壓之前(即殘余階段),聲發(fā)射現(xiàn)象相對較少,但開始卸圍壓一段時間之后,聲發(fā)射現(xiàn)象開始趨于活躍,所釋放出來的振鈴計數(shù)和能量大幅度增加,并且在卸圍壓的過程中,隨著圍壓的減

4、小,試件釋放出來聲發(fā)射信號就越多,累計振鈴計數(shù)曲線斜率的越大。
 ?。?)隨著圍壓的增大,損傷強度σcd、峰值強度等力學參數(shù)以及幅值、最大振鈴計數(shù)、能量計數(shù)率等聲發(fā)射參數(shù)都有隨之增大的趨勢,并且圍壓越高,試件內部所儲存的能量也就越大,在卸圍壓過程中所釋放的能量也就越大。
 ?。?)對于常規(guī)三軸殘余階段的加卸載試驗中,無論是循環(huán)加卸載還是分級卸載一次加載,加載過程與卸載過程具有相似的聲發(fā)射特征。
  (5)在沒卸圍壓之前

5、,初始圍壓條件下殘余階段內的釋放出來的聲發(fā)射信號比較多,釋放出來的能量也比較大;每次開始卸圍壓后,都會出現(xiàn)大量的聲發(fā)射信號,并且聲發(fā)射能量都比上一階段內的殘余強度所釋放出來的聲發(fā)射能量要強,累計振鈴計數(shù)迅速增加,累計振鈴計數(shù)曲線與時間的關系曲線的斜率也增大,但是隨著卸載次數(shù)的增多,試件所釋放出來的聲發(fā)射信號及聲發(fā)射能量卻逐漸減少,接收到的累計振鈴計減少,累計振鈴計數(shù)斜率也隨之減小,幅值的大小范圍也在逐漸減小,釋放出來的能量也有所降低;<

6、br> ?。?)達到每個圍壓階段的殘余強度時,聲發(fā)射信號較為穩(wěn)定,累計振鈴計數(shù)曲線斜率較為平緩,在不同圍壓下的殘余階段下,釋放出來的聲發(fā)射信號強度各不相同,隨著圍壓的減小,聲發(fā)射信號也隨之減少,釋放出來的聲發(fā)射能量也在逐漸減弱。
 ?。?)在將圍壓恢復至初始圍壓值過程中,剛開始加圍壓階段內,接收到的聲發(fā)射信號較為強烈,累計振鈴計數(shù)曲線斜率有所增加,但將圍壓恢復至初始值并保持穩(wěn)定后再施加軸向應力,施加軸向應力初始階段,產生的聲發(fā)射現(xiàn)

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