点荷载作用下岩石声发射对应力记忆效应的研究

论文摘要

国内外岩石力学研究人员对应用岩石声发射进行地应力测量作了大量的研究工作,在测量方法、测量结果分析方面取得了一些有价值的成果,目前,声发射测量地应力是根据Kaiser效应原理,进行岩石试件的单轴或三轴压缩试验。实践表明,采用该方法测量地应力需要钻取大量的岩芯,同时从现场取样,运输、室内加工（切割、磨端面）需要较长的时间,从实际应用的角度,现在的岩石声发射测量地应力的方法仍然费时、费力,这是该方法目前仍然难以大量推广应用的重要原因。因此,研究和发展简便实用且可在现场测量或估算的地应力测量新方法具有非常重要的理论和现实意义。本文首先进行了岩石点荷载加卸载循环声发射试验,试验结果表明,岩石对先前所受点荷载值具有记忆效应,由于岩石Kaiser效应发生在线弹性阶段,因此推断岩石点荷载声发射试验也可能反映其先前单轴应力情况。其次,采用岩石破裂过程分析软件(RFPA2D),对岩石试件进行单轴平面加载,卸载后用点荷载重新加载,以此模拟岩石点荷载对先前所受应力的记忆效果,并对岩石试件高宽比、力学参数对记忆效果的影响进行了分析。在此基础上,进行了与数值模拟类似的点荷载对应力记忆效应的声发射试验,数值模拟和试验均表明岩石点荷载对其先前应力具有一定的记忆效应,从而为岩石损伤、先前所受应力大小等方面的提供了新的研究手段,为现场地应力状态评价提供了简便的测试方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题来源
• 1.3 国内外研究状况
• 1.3.1 国外研究状况
• 1.3.2 国内研究状况
• 1.4 本课题的研究内容和路径
• 1.5 本课题研究的目的和意义
• 第二章 点荷载作用下岩石记忆效应试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 点荷载岩石记忆效应试验
• 2.2.1 试验仪器和试件选取
• 2.2.2 试验方法及过程
• 2.2.3 试验数据和结果分析
• 2.2.3.1 岩石损伤因子计算
• 2.2.3.2 其他力学参数
• 2.2.3.3 试验结果分析
• 2.2.3.3.1 试验数据
• 2.2.3.3.2 结果分析
• 2.3 本章结论
• 第三章 点荷载下岩石记忆效应的声发射数值模拟试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 模型建立
• 3.3 试验结果及分析
• 3.4 结论
• 第四章 岩石单轴加载与点荷载循环加卸载声发射试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验仪器及试验方案
• 4.2.1 试验方案
• 4.2.2 试验仪器
• 4.2.2.1 RMT-150C岩石力学试验系统
• 4.2.2.2 声发射采集系统
• 4.2.2.3 点荷载仪（见第2章介绍）
• 4.3 岩石试样规格的选择
• 4.4 试验结果与分析
• 4.5 试验结果
• 第五章 岩石损伤理论的研究
• 5.1 引言
• 5.2 损伤力学的基本理论
• 5.3 岩石弹性损伤模型的建立
• 5.4 Kaiser效应数值模型
• 5.5 单轴压缩过程岩石声速与其损伤及声发射关系研究
• 5.5.1 公式的建立与分析
• 5.5.1.1 岩石损伤的定量表示
• 5.5.1.2 声速与损伤的关系
• 5.5.1.3 均质度与声速、损伤的特性关系
• 5.5.2 单轴压缩全过程超声测试试验
• 5.5.2.1 试验设计
• 5.5.2.2 试验结果与分析
• 5.5.3 声速与声发射关系
• 5.5.4 试验结果
• 5.6 本章小结
• 第六章 岩石单轴加载与点荷载循环加卸载声发射数值模拟研究
• 6.1 引言
• 6.2 RFPA程序介绍
• 6.2.1 RFPA基本原理
• 6.2.2 RFPA的特点
• 6.2.3 RFPA功能简介
• 6.3 岩石单轴与点荷载循环加卸载声发射模拟内容
• 6.3.1 试验模型建立及模拟的方案选择
• 6.3.2 数值模拟结果及分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历在学期间发表的学术论文与研究成果