周期荷載作用下巖石變形與損傷規(guī)律及其非線性特征.pdf

1、巖石在復雜荷載路徑與受荷歷史下的變形和損傷特性是巖石力學研究的難點，周期荷載是其中最常見也是最簡單的力學現(xiàn)象，并且其與巖石的單調荷載方式密切相關，因此，周期荷載可以作為復雜荷載路徑與受荷歷史下巖石力學研究的“突破口”。選擇重慶地區(qū)常見的砂巖、灰?guī)r作為研究對象，以砂巖為主，利用西南資源開發(fā)及環(huán)境災害控制工程教育部重點實驗室（重慶大學）的MTS815巖石力學試驗機、16CHs SAMOS?System聲發(fā)射測試系統(tǒng)、中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與

2、工程研究所凍土工程國家重點實驗室的CT機專用加載試驗設備對單調及周期荷載作用下巖石的宏觀變形及損傷特性、巖石損傷破壞過程中的聲發(fā)射特性及其CT細觀損傷演化規(guī)律進行了實驗研究，并結合損傷力學和非線性理論進行了有益的探討，通過以上研究，在以下方面取得一些進展：
　　1）提出了周期荷載作用下巖石損傷破壞的四階段規(guī)律，并在 AE實驗、CT實驗、以及突變、分形理論分析中進行了證明和進一步說明；
　　2）本文實驗表明：巖石在低周期荷載破

3、壞過程中出現(xiàn)明顯的Felicity效應，F(xiàn)elicity比有總體下降的趨勢，而且Felicity比有明顯的階段性特征。本文研究同時發(fā)現(xiàn)：周期荷載作用下巖石損傷過程中，定義出現(xiàn)“明顯”聲發(fā)射的標準只要在合理的范圍內，并不影響Felicity比的演化趨勢；
　　3）為研究卸載時巖石的AE特性，提出了AE卸載比的概念，無論軸向應力的還是軸向應變的AE卸載比曲線都印證了周期荷載作用下巖石損傷破壞具有階段性特征；
　　4）巖石的種類、

4、構造和均勻程度是AE定位實驗的主要影響因素。本次砂巖AE定位實驗結果顯示，AE源呈散漫分布于試樣中部，兩端沒有明顯的條帶叢集現(xiàn)象，中部沒有得到聲發(fā)射定位事件的“空白區(qū)”。對于此類巖石，微破裂的空間分布對主破裂的空間位置并無明顯的指示意義；
　　5）采用中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所凍土工程國家重點實驗室的CT機專用加載試驗設備進行了多級（兩級）循環(huán)荷載下巖石損傷實時CT細觀實驗，實驗觀察到了巖樣損傷演化方式的轉變過程，得到了巖

5、石損傷破壞過程中CT數(shù)、密度和標準差等參數(shù)的演化過程；
　　6）提出損傷突變的概念，建立了以累計AE能量代表損傷的尖點突變模型，運用這一模型進行了周期荷載破壞過程和單調加載破壞過程的損傷突變分析，進一步說明了本文提出的周期荷載作用下巖石損傷破壞的四階段規(guī)律；
　　7）通過對單調及周期荷載下巖石AE序列的關聯(lián)維分析，說明在巖石破壞過程中，其AE序列存在降維的規(guī)律；
　　8）對某礦山露天采場邊坡位移序列的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，該邊