岩板模拟断层锁固剪切破坏过程磁感强度试验研究

论文摘要

为了实现对断层受力开裂产生的内部结构变化及相应变量的测试,将磁层植入岩板模拟断层试件,使试件周围存在的磁场扩大化,把受荷载作用下断层的滑移与开裂现象转变为可以测量的磁感强度变化,使岩板模拟断层试件在循环加载过程中的力学问题,具体由时间、竖向力、裂缝宽度和磁感强度四个变量之间的相互对应关系构成,将岩石力学与磁学、外变量与内变量结合起来。对单个磁片与岩板模拟断层试件分别进行周围磁感强度的测试,得到各自周围磁场的分布情况。对岩板模拟断层试件受荷载作用断层滑移与开裂过程对周围磁场分布影响进行机理分析,得出岩板模拟断层试件在断层滑移与开裂过程中周围磁感强度会有不同程度的增加,在断层闭合阶段周围磁感强度会有所减小。根据需要测试的参数,建立岩板模拟断层锁固剪切破坏过程磁感强度测试系统,包括试验加载系统、磁感强度测试系统、裂缝宽度测试系统和数据采集系统,对时间、竖向力、裂缝宽度与磁感强度试验数据进行采集并分析。通过对岩板模拟断层试件进行循环加载试验,获得循环加载全过程中时间、竖向力、裂缝宽度与磁感强度的数据。经过对数据的处理与分析,得到各个参量之间的相互对应关系,总结出岩板模拟断层试件循环加载全过程的磁感强度的变化规律。试验结果表明,岩板模拟断层试件在循环加载过程中裂缝宽度-时间变化曲线、磁感强度-时间变化曲线和竖向力-时间变化曲线具有对应的数据变化规律。加载阶段裂缝宽度增大、磁感强度增大,卸载阶段裂缝宽度减小、磁感强度减小,在竖向力波动段磁感强度与裂缝宽度也相应呈现出波动上升或波动下降的趋势,并且具有试验可重复性。岩板模拟断层试件在加载与卸载过程中,均有不同程度的锁固段破坏现象发生,并伴随有断层摩擦滑移产生的锁固段破坏声。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外研究现状及分析
• 1.1.1 岩石破坏测试技术与方法
• 1.1.2 岩石断层理论研究
• 1.2 论文研究主要内容
• 1.2.1 研究依据与目的
• 1.2.2 主要内容
• 1.2.3 拟解决的关键问题
• 第2章 岩板模拟断层试件周围空间磁场分布理论
• 2.1 地磁简介及岩石磁性分析
• 2.1.1 地磁简介
• 2.1.2 岩石磁性分析
• 2.2 断层与磁通路径
• 2.2.1 断层变化特点
• 2.2.2 磁片磁通路径
• 2.3 磁片磁性参量与周围磁场分布
• 2.3.1 永磁材料技术磁参量
• 2.3.2 磁片周围磁场分布
• 2.4 磁源在两相介质中的磁场分布
• 2.5 岩板模拟断层试件周围磁场变化的机理分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 岩板模拟断层试件循环加载与磁感强度测试试验系统建立
• 3.1 试验系统组成
• 3.2 岩板模拟断层试件制作
• 3.3 试验加载系统
• 3.3.1 加载系统组成
• 3.3.2 加载系统参数选择与测试方法
• 3.4 磁感强度测试系统
• 3.5 裂缝宽度测试系统
• 3.6 数据采集系统
• 3.6.1 采集系统组成与参数
• 3.6.2 采集系统的标定
• 3.7 本章小结
• 第4章 岩板模拟断层试件循环加载过程磁感强度试验
• 4.1 试验原理
• 4.2 岩板模拟断层试件循环加载磁感强度测试
• 4.2.1 试验前的准备
• 4.2.2 试验过程
• 4.3 本章小结
• 第5章 数据处理及结果分析
• 5.1 试验数据处理
• 5.2 试验数据曲线与分析
• 5.2.1 竖向力-时问变化关系曲线
• 5.2.2 裂缝宽度-时间变化关系曲线
• 5.2.3 磁感强度-时间变化关系曲线
• 5.2.4 岩板模拟断层试件循环加载过程磁感强度变化异常特征分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 问题与展望
• 参考文献
• 附录A Qbasic采集程序
• 附录B 数据采集程序
• 致谢
• 个人简历