變角剪切下巖石的聲發(fā)射-紅外特性及損傷演化規(guī)律.pdf

1、江西理工大學碩士學位論文摘要I摘要巖體失穩(wěn)預測與損傷機制是巖石力學研究的重要課題，而剪切破壞是巖體失穩(wěn)的常見形式之一。大量的實驗和理論研究表明，巖石在加載作用下伴隨著能量耗散或機械能與熱能之間的轉移，聲發(fā)射的產生與巖石內部的微破裂（損傷）直接相關，聲發(fā)射特征參數與巖石損傷量存在著“正比”關系；紅外輻射反映了巖石表面溫度場的分布特征。研究剪切載荷下巖石的聲發(fā)射紅外特性及損傷演化可為巖體失穩(wěn)災害的監(jiān)測和預警提供理論基礎。論文以花崗巖和砂巖為

2、研究對象，進行了三種剪傾角（45?、60?、75?）下巖石聲發(fā)射與紅外輻射同步剪切實驗，分析研究了巖石加載過程中的聲發(fā)射時頻特性與紅外輻射特征，并基于巖石聲發(fā)射紅外輻射特征參數，探討了巖石變角剪切過程的損傷演化規(guī)律。主要研究結論如下：1、分析得到了花崗巖與砂巖在不同剪傾角下的剪切強度和變形特征，同時統(tǒng)計得出剪切載荷下巖石的庫倫屈服準則。2、通過分析不同剪傾角下巖石聲發(fā)射特征，歸納了巖石剪切過程中不同階段的聲發(fā)射振鈴計數與能量的變化規(guī)律。

3、在不同剪傾角下，試樣均經歷了壓密閉合、彈性、塑性及破壞四個階段，同一階段的聲發(fā)射活動表現基本一致；在顯裂紋出現或破壞時，聲發(fā)射振鈴計數及能量大都出現激增；在巖樣破壞前，聲發(fā)射能量均出現一段“平靜期”。隨著剪傾角的增大，聲發(fā)射能量比振鈴計數更好地預測巖石的失穩(wěn)破壞。3、運用Welch功率譜估計和經驗模態(tài)分解，分析了不同剪傾角下巖石聲發(fā)射信號的峰值頻率、能比因子與EMD能量熵值隨加載時間的演化特性。4、基于巖石加載過程的紅外輻射效應，分析了

4、不同剪傾角下試樣表面平均紅外輻射溫度（AIRT）與紅外熱像的變化情況，研究了AIRT時間曲線與軸向載荷、剪傾角的關系。隨著剪傾角的增大，異常高溫前兆越明顯，吸熱現象也越顯著。5、利用聲發(fā)射振鈴累計計數、紅外溫變點累計計數分別確定了巖石材料整體損傷變量與表面損傷變量，研究了不同剪傾角下花崗巖與砂巖的損傷特征以及極限剪切荷載與損傷變量的關系，揭示了巖石在剪切載荷中的整體損傷與表面損傷的內在聯(lián)系。研究表明，整體損傷比表面損傷更具有明顯的階段性

5、和更早的前兆性。關鍵詞關鍵詞：巖石力學；變角剪切；聲發(fā)射；紅外輻射；損傷演化AbstractIIITheresultsshowthatabnmalhightemperaturephenomenonwasmeapparentwiththeincreaseofshearangle.5.ByusingAEringingcumulativecounttemperaturechangepointcumulativecountrespectivel

6、ytodeterminetheoveralldamagevariablesurfacedamagevariableofrockmaterialsdamageacteristicsofgranitesstoneunderdifferentshearanglewereanalyzed.Atthesametimerelationshipbetweentheultimateshearloaddamagevariablewouldbeclear.

7、Basedoninternalconnectionbetweentheoveralldamagesurfacedamageofrocksintheshearloadthepointthatstageprecursofoveralldamageweremeobviousthantheseofsurfacedamagewasproposed.KeyWds:rockmechanicsvariableangleshearacousticemis