深部岩体损伤变形特性研究

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1、西华大学硕士学位论文深部岩体损伤变形特性研究姓名：万贻平申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：刘保县20080401西华大学硕士学位论文深部岩体损伤变形特性研究岩土工程专业研究生万贻平指导教师刘保县(教授)摘要随着浅部资源的逐渐减少和枯竭，矿物资源地下开采的深度越来越大。深层岩体处于高温高压的复杂环境下，使得岩土工程中的地质相关的工程问题越来越突出。本文采用理论分析、实验研究相结合的方法，对深部岩体在单轴压缩、三轴压缩、围压卸荷作用下的变形、损伤破坏及声发射等相关问题进行了研究。文中对岩石试样进行了单轴

2、压缩实验，在压缩实验的同时，使用了声发射仪器实时记录试件破坏过程中的声发射信号，加载初期有少量声发射，在荷载加至峰值载荷20％左右开始大量出现声发射活动，继续加载，裂纹扩展缓慢，声发射率较低，在外力达到峰值载荷75％左右，声发射活动显著。imizt单轴压缩下岩石的应力一应变曲线研究得出：轴向应力和轴向应变的关系、损伤和应变的关系、损伤和应力的关系、声发射振幅随加载时间而变化趋势、加载时间一声发射振铃总数的关系、加载时间一声发射事件总数的关系和声发射能量随加载时间而发展变化关系。通过把岩石的声发身寸Count

3、累计数作为损伤变量建立的损伤模型，并用来给出损伤的演化趋势，其结果与试验结果e匕较吻合。由于声发射是裂纹开展时释放出来的弹性波，声发射信号能作为衡量损伤发展的度量，本文利用三轴压缩试验进行变形和声发射分析，进一步验证了“归一化’’的声发射Count累积数作为损伤变量哒—论断。并在结合声发射事件作为损伤变量的基础上，运用分段曲线损伤模型给出了损伤的演化方程，其结果与Count-时间曲线相吻合。．通过卸荷不同围压及不同卸围压速率实验发现，围压卸荷的速率越小，轴向应变的变化越充分。这说明卸围压速率越低，岩体内裂隙

4、的发展、传播及应西华大学硕士学位论文力的转移就越有充分的时间来完成，可以产生更多的破裂面，破碎的也比较充分。反之，围压卸荷的速率越大，裂隙传播和应力转移越不充分，破裂也就更突然。同时我们从卸荷的应变一围压、应力一围压曲线图可以看出，虽然岩石试样是出自同一块岩体，但是个别岩样强度分布有一定的离散性，这应该是由于岩样的结构特征造成的。这种结构特征使得岩样局部产生较大变形，局部变形的不均匀性使得其他部位处于较复杂的应力状态，导致试验结果不同。关键词：声发射，Count数，损伤变量，深部岩体n西华大学硕士学位论文T

5、heresearchondamagesanddeformationpropertiesofDeepRockGraduatestudentWanyipingMentorLiubaoxian(professor)AbstractWithdecreasingande)【11m咖ofshallowresources,themiIl：．mgdepthofundergroundmineralresom'ceisdeeperand出狮Thedeeprockisatcomplexenvironmentatr,_ightem

6、peratureandpressure．TbJsmakethegeologicalproblemsofgeotechnicalengineeringbecomemoreandmoreoutstanding．Inthisthesis，thedeformation、damageandacousticemission(AE)ofdeeprockduetouniaxialcompressionload、triaxialcompressionloadandconfiningpressureunloadinghaveb

7、eeninvestigatedwiththemethodofacombinationofexperimentalinvestigation,theoreticalanalysisandnumericalsimulation．Therockmodelofuniaxialcompressiontestwascarriedout．Me砌ng讪l丑e，theAEsi鲫aiattheprocessofcompressionwasmonitoredbyAEinstrumentaswell．In血eiIlidalaage

8、softheloadingithasafewAEsignswhileatabout20％peakloadlotsofsonicemissionactivityappeared．Keeploadingpropagatingofcracksbecomemuchslowerandhasalowemissionratesimultaneously,at75％ofthepeakloadAEbecomemuchactive．