大理岩应力的电学频域特性实验研究

论文摘要

在岩石应力检测中,由于岩石内部结构的复杂性,需要综合各学科的知识,目前存在很多有用的方法,但还存在着一定程度的局限性和不足,本文利用岩石的电学特性,选择大理岩作为研究对象,进行了大理岩应力的电学频域特性实验研究。为了达到实验目的,本文建立了合理的大理岩应力电学频域特性实验系统,包括加载系统和电路系统两部分,由加载系统提供实验所需的加载程序,同时获得大理岩试件的应力应变值；电路系统对岩石试件提供可变频的交流电信号并可获得大理岩试件的电阻值。首先在交流输入电信号频率不变的情况下做大理岩应力应变电阻实验,选择两种矿物成分不同的大理岩进行实验,通过比较研究大理岩应力电阻变化关系；在此基础上做大理岩应力的电学频域特性实验,对大理岩试件进行加载,在加载过程中压力每增加5kN保持压力不变的同时,通过改变交流输入电信号频率获得电学频谱曲线后继续加载；对大理岩试件加载卸载,压力每增加10kN进行卸载,完全卸载后通过改变交流输入电信号频率获得电学频谱曲线,在合适的频域范围内研究大理岩应力的电学记忆性。通过对实验结果的分析研究得到结论：交流输入电信号频率不变的情况下,大理岩试件的电阻随着压缩应力的增加而增加,保持大理岩试件的应力不变时,试件电阻随着交流输入电信号频率的改变而变化,形成大理岩应力的电学频谱曲线,随应力水平升高电学频谱曲线逐渐上移,每一条频谱曲线对应一个应力水平,从而获得不同应力作用下对应的多条电学频谱曲线组成的大理岩应力的电学谱纹,通过对电学谱纹的分析研究应力与电学频谱特征的变化关系,拟合出数学公式用于反映大理岩应力的电学频域特性；大理岩试件每次完全卸载后的电学频谱曲线与初始零应力对应的电学频谱曲线存在差别,并且随着所受应力的增加而逐渐上移,表明大理岩试件应力的电学记忆性存在,通过各频谱曲线之间的相关性研究分析大理岩试件应力的电学记忆性。研究结论可用于岩石应力的检测,岩石内部结构变化的研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 岩体工程特性及研究意义
• 1.2 国内外研究现状与动态
• 1.2.1 应力解除法
• 1.2.2 应力恢复法
• 1.2.3 水压致裂法
• 1.2.4 光弹性法
• 1.2.5 云纹法
• 1.2.6 声发射法
• 1.2.7 CT检测技术
• 1.3 拟解决的问题
• 1.4 论文主要研究内容及方法
• 第二章 岩石裂隙及其电学特性基本理论
• 2.1 岩石裂隙的基本特征
• 2.1.1 岩石裂隙基本特征
• 2.1.2 岩石裂隙的分类
• 2.2 岩石裂隙对力学性质的影响
• 2.3 岩石导电及其性质
• 2.3.1 岩石导电机理
• 2.3.2 岩石极化机理
• 2.4 含水岩石的导电规律
• 2.4.1 岩石结构孔隙变化与岩石电阻的变化关系
• 2.4.2 含水岩石导电规律
• 第三章 实验系统的建立
• 3.1 实验系统组成
• 3.2 加载系统
• 3.3 电路系统
• 3.4 试件加工与制作
• 3.5 试验基本方法
• 第四章 实验数据处理分析
• 4.1 大理岩的应力应变电阻实验
• 4.1.1 硅灰石大理岩应力应变电阻实验
• 4.1.2 蛇纹白云石质大理岩应力应变电阻实验
• 4.2 大理岩应力的电学频域特性实验
• 4.3 大理岩应力的电学频域记忆性实验
• 第五章 数据分析与理论模型
• 5.1 大理岩应力电阻关系的理论模型
• 5.2 大理岩应力的电学频域特性研究
• 5.2.1 各频率状态下应力电阻曲线的比较
• 5.2.2 各应力水平的电学频谱曲线
• 5.2.3 依据电学谱纹幅值比的应力识别方法
• 5.2.4 大理岩应力电学频域特性的拟合公式
• 5.3 大理岩应力的电学频域记忆性研究
• 第六章 结论与展望
• 6.1 研究结论
• 6.2 前景展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历