黄梦宏[1]2003年在《岩石损伤演化模型和损伤临界值理论与实验研究》文中研究表明岩石损伤力学是八十年代发展起来的岩石力学研究的新分支，主要研究岩石在载荷作用下微裂纹、微孔洞发展，最后导致破坏的过程与规律。由于岩石力学性质的复杂性，目前还没有建立成熟的和实用的岩石损伤演化模型和破坏判据，因此建立更符合岩石力学性质的损伤演化模型和合理的破坏判据具有重要的理论与实际意义，本文将对此课题进行研究。 本文主要研究了以下叁方面：1．采用重整化群方法对岩石破坏时的损伤临界值进行了研究，结果表明各向同性材料发生宏观破坏时的损伤临界值比一般认为的要小，这个值大约为11％左右，将此结果同红砂岩试验结果进行比较，表明此结果有一定的适用性；2．探讨了岩石各向同性损伤问题，在此基础上提出了一个适用于软岩的损伤模型，该损伤模型主要考虑到岩石在受外载作用之前已经存在着的微孔洞、微裂纹等负损伤，在建模时有必要加入了负损伤因素。3．文中还探讨了岩石损伤的双标量模型，通常情况下损伤的双标量模型采用E、G两个参数进行描述，但这对于岩石是不方便的，本文采用E、V两个岩石参数来描述岩石损伤并与实验结果进行了比较。
王伟超[2]2016年在《叶舞盐矿深部盐岩疲劳损伤演化机理》文中认为盐岩矿床经过水溶开采后形成的溶腔被世界各国公认是液化天然气储备的理想场所。随着我国能源战略储备工程的实施,盐穴储气库作为重要的储备工程设施,对我国能源储备和天然气调峰具有不可或缺的重要作用。由于盐穴储气库在水溶开采时会产生溶蚀裂纹,裂纹盐岩在注采气过程中,受到周期荷载作用从而产生疲劳损伤;同时,深部盐岩受到的围压、温度变化也将对其损伤过程产生一定影响。针对这些问题,本文以河南省第一个拟建盐穴储气库——平顶山盐穴储气库为研究重点,通过扫描电镜、体视荧光显微镜分析了叶舞盐岩的微细观组构特征;通过单、叁轴压缩试验和声发射定位等试验,研究了盐岩的损伤演化力学特性;通过理论分析,构建了基于声发射定位点数的损伤模型和疲劳损伤累积演化模型。主要包括如下几个方面:(1)根据河南叶舞盐田勘探地质资料,利用扫描电镜和体视显微镜研究了叶舞盐岩的细观组构特征,对国内拟建盐穴储气库盐岩溶蚀特征进行了分析,研究了盐岩的溶解机理和溶解特性。(2)通过单轴、叁轴压缩试验,研究了河南叶舞盐岩的损伤演化力学特性,基于能量耗散理论,分析了盐岩损伤破坏过程中的能量特征;利用多通道声发射信号采集系统,对盐岩受荷破坏过程中的声发射信号进行定位监测,对盐岩损伤演化过程进行了分析研究;构建了基于声发射定位点参数的损伤模型,该模型能够较好地描述完整盐岩的损伤演化过程。(3)利用岩石力学伺服控制试验系统,对不同几何参数下的裂纹盐岩进行了叁轴压缩试验研究,分析了不同裂纹对盐岩的叁轴压缩强度、变形特性以及能量耗散特征的影响规律,及裂纹盐岩在不同围压作用下的破裂模式。通过对含表面裂纹盐岩在单轴压缩下的裂纹扩展演化试验研究,分析了表面裂纹对强度和变形的影响,探讨了裂纹扩展及贯通模式。(4)在储气库注采过程中,腔体附近的盐岩体处于加、卸载的周期荷载作用。利用岩石力学伺服控制试验系统对不同参数的裂纹盐岩进行了单轴疲劳试验,研究了不同预制裂纹盐岩的疲劳破坏特性以及破坏过程中的能量特征,并将疲劳破坏过程与简单加载过程结果进行了对比分析。此外,通过恒荷载疲劳和变荷载疲劳试验,对盐岩在周期循环荷载作用下的抗拉疲劳破坏特征及其破坏机理进行了研究,分析了巴西劈裂过程中破坏断口的形貌特征。(5)在总结损伤变量定义方法的基础上,分析了利用不同方法定义损伤变量的可行性。根据盐岩在单轴循环加载过程中的强度和变形规律,建立了能表征循环荷载作用下盐岩疲劳损伤累积演化规律的曲线模型,并对损伤累积演化曲线模型中的参数物理意义进行了分析,该损伤累积演化模型可以较好地描述裂纹盐岩的损伤累积演化特性。
金佩剑[3]2013年在《含瓦斯煤岩冲击破坏前兆及多信息融合预警研究》文中提出随着煤矿开采深度的增加和开采强度加大，高应力、高瓦斯使得冲击地压的发生日趋严重和复杂。针对含瓦斯煤层，考虑瓦斯对煤层冲击地压的作用机制，将瓦斯与应力、声电、微震等指标相结合实现有效融合预警，对于揭示含瓦斯煤层冲击地压机理、完善矿井冲击地压预防技术具有重要的理论和现实意义。基于此，本文建立了含瓦斯煤岩受载破坏前兆信息叁轴实验系统，实现了含瓦斯煤受载破坏过程中的电磁辐射、声发射、瓦斯等参数的实时同步测试分析；分析了含瓦斯煤层冲击地压演化过程的瓦斯涌出规律，研究了含瓦斯煤层冲击地压过程的电磁辐射、微震（声发射）、瓦斯、采动应力的前兆信息特征；建立了基于D-S证据理论的含瓦斯煤层冲击多前兆信息融合预警模型和方法，并进行了现场验证及应用。主要取得了以下研究成果：（1）建立了含瓦斯煤岩受载破坏前兆信息叁轴实验系统，可实现不同围压、不同瓦斯压力条件下煤岩受载破坏声电、瓦斯、应力、应变等参数的实时同步测试；实验研究了不同围压条件下煤岩破坏的力学特征和声电、瓦斯等参数的变化规律。研究结果表明：煤样破坏载荷随着瓦斯压力的增大而减小，随着围压升高而增大；声电信号随着载荷的增大而不断增多，信号强度不断增大；试样加载至峰值破坏时，瓦斯压力和排放量出现突然增大的现象。（2）基于声电特性参数建立了考虑残余强度的煤岩损伤演化模型，通过模型研究了声电信号变化规律与煤岩受载破坏程度的对应关系。（3）建立了考虑瓦斯吸附膨胀的煤岩渗透-损伤耦合演化模型，依此揭示了含瓦斯煤层冲击失稳过程瓦斯涌出异常的内在机制，并提出瓦斯可作为含瓦斯煤层冲击失稳的一种预警指标；结合含瓦斯煤层冲击地压的瓦斯涌出、电磁辐射、微震（声发射）和采动应力等监测数据，揭示了煤矿含瓦斯煤层冲击失稳的前兆信息特征。（4）基于多种信号前兆响应规律建立了含瓦斯煤层冲击地压预警指标体系，确定了预警指标的临界值计算方法，提出了基于D-S证据理论的信息融合预警模型及方法，并进行了现场验证及应用，结果表明：随着冲击事件时间的临近，冲击危险程度呈现由无到中再到高的变化趋势，危险概率逐渐增大；冲击危险预警准确率较高，无漏报现象。
李占海[4]2013年在《深埋隧洞开挖损伤区的演化与形成机制研究》文中进行了进一步梳理深埋隧洞开挖围岩损伤区的演化与形成一直以来是岩石力学、实验力学、损伤力学、断裂力学与构造地质等多学科互相交叉而复杂的科学问题。随着岩石工程不断向纵深发展,地质灾害频发,开展高应力下深部地质灾害孕育机制的研究备受关注,而地质灾害的孕育伴随着围岩的损伤演化,特别是深部岩体开挖卸荷条件下岩石的宏细观损伤演化规律,大型岩体围岩损伤区的综合原位测试方法,岩体埋深、隧洞尺寸、开挖方式、开挖速率等因素对开挖损伤区形成的影响以及演化机制、岩体损伤的预测与支护时间的确定已成为深部地下工程开挖中待解决的关键性问题。基于此,本文遵循从现象到本质,从局部到整体,从细观到宏观,从原位试验到数值分析的研究路线,分析钻爆法开挖和TBM开挖方式下深部岩体损伤破坏特征、动态响应规律和形成机制,开展的主要研究工作如下：(1)针对深埋隧洞开挖损伤区的测试,提出了基于开挖损伤区弹性波测试、数字钻孔摄像、滑动测微计变形测试、微震和声发射微破裂信号定位等优势互补的原位试验综合测试方法,阐释了开挖损伤区的测试原理,给出了试验场址的选择原则,试验平台的搭建方法,钻孔的布置依据,测试试验流程,以及试验设备的安装调试和数据处理方法,弥补了单一测试方法不能保证测试结果的有效性,施工方式的多样性,以及深部复杂岩体力学信息响应的完备性,并以锦屏二级水电站深埋试验洞开挖损伤区的测试试验为实例进行了原位试验设计。(2)岩芯饼化的形成是深部岩体局部应力解除下岩石的损伤演化过程。在总结岩芯饼化宏观断口形貌类型的基础上,给出了岩芯饼化数量,饼化岩芯厚度沿钻孔方向的分布规律,进一步分析了岩体埋深、地质结构、开挖损伤、钻孔直径大小和方向,以及钻进速度等因素对岩芯饼化的影响。通过对不同直径、不同厚度、不同凹凸面和不同位置的饼化岩芯断口进行SEM电镜扫描,分析了岩芯饼化的细观力学机制。(3)针对钻爆法开挖方式下深埋隧洞开挖损伤区的演化与形成机制,在了解爆破破岩机理的基础上,基于深埋科研试验洞的开挖,总结了钻爆法开挖洞壁损伤破坏模式及成因。考虑不同埋深、隧洞尺寸和开挖方式,通过数字钻孔摄像技术手段,分析了岩体损伤裂隙特征,裂隙产状开挖前后的变化规律,裂隙宽度随开挖进程和时间的演化规律,以及新生裂隙沿钻孔轴向的分布规律。通过声波测试,得到不同时间下岩体波速沿钻孔方向分布,并给出孔底段岩体平均波速随掌子面的变化关系。通过滑动测微计变形测试,给出了岩体变形随开挖时间和进尺的变化关系。通过微震监测,得到微震时间、能量指数和视体积随时间的变化关系,以及微震事件随掌子面推进的演化规律。给出了基于以上信息的分析思路,形成了钻爆法开挖方式下开挖损伤区的演化与形成机制,并分别给出掌子面对其在隧洞轴向与径向影响范围,以及时间影响效应,为深埋隧洞钻爆法开挖支护设计提供建议。(4)针对TBM开挖方式下深埋隧洞开挖损伤区的演化与形成机制,在了解TBM破岩机理的基础上,基于深埋科研试验洞的开挖,通过数字钻孔摄像测试,分析了原岩岩体结构特征,开挖过程岩体裂隙损伤特征,以及新生裂隙产状与隧洞轴向的关系,着重分析了裂隙宽度随开挖进程和时间的演化规律。通过声发射试验,得到声发射事件数和事件能量随掌子面推进在隧洞径向和轴向方向的演化规律。通过多个钻孔单孔声波测试,得到不同钻孔的损伤深度。综合以上信息,结合围岩应力状态和应力应变曲线,研究了TBM开挖方式下开挖损伤区的演化与形成机制,并分别给出TBM开挖对隧洞轴向与径向的影响范围,以及时间效应,为深埋隧洞TBM法开挖支护设计提供建议。(5)基于数值模拟手段分析了围压对隧洞初始损伤和临界破坏状态的影响,以及隧洞尺寸对围岩变形的影响；并利用原位试验和其它测试结果进行围岩参数反演,应用损伤劣化本构模型,建立深埋隧洞数值计算模型,对比分析数值模拟结果与现场围岩破坏,验证RDM损伤劣化本构模型、力学参数和FAI评价方法的合理性。
余永强[5]2003年在《层状复合岩体爆破损伤断裂机理及工程应用研究》文中研究表明岩石爆破损伤断裂过程是一个复杂的动态演化过程。该过程由于炸药爆炸后生成的高温、高压气体产物和岩石动态本构关系的复杂性，炸药与岩石之间相互作用的复杂性，以及岩石本身的非均质性和各向异性等使得岩石爆破机理的研究显得十分复杂和困难。爆炸对岩石的损伤断裂作用包含有爆炸应力波和爆生气体作用两个阶段。本文基于前人的研究成果，采用岩体损伤、断裂理论的最新研究成果，研究了岩石和层状复合岩体在爆炸应力波和爆生气体作用下的损伤断裂机理。论文主要内容和取得的成果如下：（1）根据断裂力学和损伤力学理论，分析了岩石损伤断裂机理，提出了岩石的损伤断裂准则；以层状复合岩体损伤破坏理论为基础，建立了层状复合岩体损伤本构方程及其破坏断裂准则。（2）在分析现有岩石爆破损伤模型和岩石爆破损伤断裂理论的基础上，建立了新的岩石爆破损伤模型。（3）推导了爆炸应力波在层状复合岩体中反射和透射的规律，并根据岩体的损伤本构关系，建立了层状复合岩体爆破损伤本构关系，得出了岩体损伤是由爆炸应力波及爆生气体共同作用的结论。（4）运用超动态应变测试技术、超声波检测仪对层状复合岩体的爆破损伤破坏机理和破坏过程进行了实验研究。分析了层状复合岩体中的爆炸应力波的传播规律和爆破前后岩体损伤状况，并研究了层状复合岩体中预裂爆破和台阶爆破技术的装药方式和装填结构对爆破效果的影响。（5） 将建立的岩石爆破损伤本构模型和层状复合岩体本构模型嵌入DYNA-2D程序框架，对岩体的损伤破坏过程进行了数值模拟，其结果验证了理论模型的正确性和合理性。（6）把层状复合岩体爆破损伤的研究成果运用到路堑边坡爆破开挖工程实践中，优化了爆破设计方案，取得了较好的经济、安全和社会效益。
林传年[6]2006年在《分岔隧道围岩损伤与稳定性研究》文中研究说明高速公路分岔式隧道由四车道大拱隧道、连拱隧道、小间距隧道及标准间距的分离隧道组成，它同时具备这些隧道的特点，但是绝对不是这些隧道的简单迭加。高速公路分岔式隧道是在地形地质条件极端复杂、桥隧相连的峡谷山区为了降低工程造价减小施工难度而发展出来的一种新型隧道结构型式。作为一种新型隧道形式，目前国内外对分岔式隧道的设计施工尚未见全面系统的研究，国内外尚无相应的设计、施工技术规范和标准。其受力特点、围岩稳定性分析、设计施工方法等尚处于经验积累阶段，因此，开展分岔式隧道的围岩稳定与损伤特性研究具有十分重要的理论和实际意义。本文以八字岭分岔隧道中断续节理岩体为研究背景，针对分岔式隧道的特点，首先开展了室内类岩石材料损伤力学特性实验，重点在于研究节理裂隙岩体损伤破坏特性；在此基础上，开展相应的损伤理论研究，即应用不可逆热力学原理，建立裂隙岩体弹塑性损伤本构方程和损伤演化方程，为进一步分析分岔式隧道合理间距及围岩稳定性建立数值分析模型；通过分岔式隧道大型力学模型实验，建立分岔式隧道合理间距和损伤破坏机理，为大拱与连拱过渡地段、连拱与小间距过渡地段提供复杂受力条件下的破坏形态和损伤演化特性分析；通过理论分析和模型实验确定的分岔式隧道合理间距，进一步通过现场监测来验证合理性，因此进行了分岔式隧道现场监控量测与反演分析，为分岔式隧道合理施工提供安全和信息保证；利用上述研究成果，综合进行分岔式隧道围岩损伤与稳定性分析，最终解决分岔式隧道设计和施工中的关键问题。本论文针对八字岭隧道节理岩体的特点，首先开展了节理岩体损伤特性的力学实验，通过试验研究了类岩石材料的配比，提出了新的模型实验材料，为开展节理岩体损伤实验提供条件。利用声发射检测手段，通过对含裂纹类岩石材料试件的单轴压缩试验，测定了含裂纹体准脆性类岩石材料受压破坏过程中裂纹扩展区域内的声发射全过程曲线、声发射分布及声源点的分布状态。开展了完整试件、含单裂隙初始损伤和双裂隙初始损伤试件的单轴压缩实验，得到了全应力应变曲线。通过声发射累计数和损伤变量的关系，首次定量地确定了类岩石材料损伤破坏各个阶段的临界值。通过定量确定的损伤临界值，首次提出了节理岩体破坏的五个阶段：初始裂纹闭合阶段；线弹性损伤阶段；弹塑性损伤阶段：裂纹生成、宏观裂纹稳定扩展和不稳定扩展；损伤引起材料的破坏和材料的软化行为阶段。定量地分析了完整试件、含单个裂纹初始损伤试件和含双个裂纹初始损伤试件的类岩石材料破坏各个阶段的损伤临界值。针对损伤特性的力学试验，首次用几何损伤的方法，详细地描述了含初始损伤的类岩石材料的破坏机理和全应力应变曲线发生过程，为下一步建立节理岩体能量耗散的损伤本构方程建立实验基础和理论背景。常规的弹塑性有限元模型由于没有考虑到损伤和塑性的耦合作用，难以模拟破坏时由于内部损伤的累积导致的岩体破坏过程，不能很好地反映实际结构的细观破坏机理。作者采用一种宏细观结合的思路，基于宏细观结合的损伤力学开展了节理岩体能量耗散损伤本构方程的研究，并建立了相应的数值分析方法，为合理评价分岔式隧道围岩稳定和合理间距提供了有效手段。在理论研究的基础上，本文首次开展了分岔式隧道大规模的地质力学模型试验研究，为隧道围岩损伤特性及稳定性分析提供了试验基础。模型试验中开发的新型相似材料、叁维模型系统、开挖监控和数据分析等具有创新性。在模型试验基础上，针对八字岭分岔式隧道的特点，首次全面开展了分岔式隧道各个阶段的现场监控量测及反演分析研究。给出了分岔式隧道监控量测系统的设计方法；在对围岩变形、松动范围、支护内力和中隔墙压力及其二次衬砌压力等进行全方位跟踪监测的基础上，分析了分岔式隧道围岩和支护系统的变形和受力特点；根据现场监控量测结果开展了基于人工神经网络的反分析研究。最后，在室内损伤试验研究、数值分析研究、大型模型试验和现场监控量测的基础上，通过建立的弹塑性损伤耦合有限元方法开展八字岭分岔式隧道围岩损伤特性及合理间距研究，为类似工程提供经验及分析方法。通过对计算结果的对比分析，也说明了本文方法在处理节理裂隙岩体问题时的适用性和有效性。
赵先涛[7]2014年在《重庆地区典型岩石损伤断裂特性实验研究》文中研究指明岩石的损伤断裂破坏是一个全球性的岩质区域地质灾害防灾减灾的科学难题,岩石的损伤断裂特性一定程度上决定了岩体的变形,强度和稳定性,往往诱发崩塌、滑坡、隧道塌方等地质灾害,本文针对重庆地区典型岩石(包括砂岩、泥岩和石灰岩),采用室内实验和理论分析相结合的方法,基于岩石力学、弹塑性力学、损伤力学和断裂力学等理论,系统研究该区域典型岩石的损伤断裂特性,取得的主要研究成果如下：(1)通过静态单轴压缩实验,获取了重庆地区叁种典型岩石的力学强度参数,分析了岩石在单轴压缩过程中的变形特征,探讨了岩石的破坏形式和断面形态。(2)基于岩石疲劳损伤特性实验,利用岩石单轴循环加卸载应力应变曲线,分析了不同频率周期荷载作用下叁种岩石的变形特性,根据岩石破坏裂纹形态和分布特征,探讨了不同频率周期荷载作用下岩石的疲劳破坏形式及其破坏机理,并构建了不同频率周期荷载下岩石疲劳变形本构模型。(3)基于能量理论,揭示了不同岩性岩石在周期荷载作用下能量耗散趋势,结合疲劳破坏实验和静态单轴压缩实验,明晰了疲劳变形曲线完全受控于静态全应力应变曲线,疲劳破坏控制应变即为周期荷载上限应力所对应的静态全应力应变曲线峰值后应变软化阶段的应变。(4)基于岩石累积塑性应变率和损伤耗能率,构建了岩石的疲劳损伤模型；采用分段双曲线模型,建立了岩石的损伤变量表达式；推导了岩石疲劳损伤演化方程,揭示了不同频率周期荷载作用下岩石的损伤演化规律。(5)通过岩石断裂特性实验,获取了重庆地区叁种典型岩石的断裂韧度KIc；探讨了岩石的断裂破坏机理,明晰了岩石断裂过程中能量的转换,分析了岩石破坏裂纹的形态、分布以及断面形貌特征。(6)运用断裂力学理论,获取了裂纹尖端应力分量表达式,采用最大周向应力理论,构建了基于Drucker-Prager准则的岩石断裂破坏判据；并在此基础上,首次提出了描述岩石韧带区裂纹扩展程度的一个新变量—裂纹扩展变量r,进而有效量化了裂纹发育程度,揭示了荷载作用下岩石的断裂破坏演化规律。
尹崧宇[8]2017年在《超声波振动下花岗岩裂纹变化特性的研究》文中进行了进一步梳理世界经济的迅猛发展使得人类对矿产资源的需求量越来越大,矿产资源的勘探深度越来越大,勘探地层越来越硬。硬岩具有致密、研磨性强、强度高、破碎功大等特点,使得其很难被破坏。为解决硬岩钻进的基本问题,应进行碎岩新方法及碎岩机理的研究,降低岩石的破碎强度,实现大体积破碎。完整致密硬岩的固有频率一般为20KHz~40KHz,在岩石受到合理地共振时,内部会快速产生裂纹,导致其强度急剧下降,这种情况下,岩石会很容易被破坏,进而提高了钻头使用寿命与钻进速度。因此,采用超声波振动配合切削钻进的方法来解决硬岩钻进的难题,具有一定的可行性。岩石是一种含有多种细观缺陷的混合物质,岩石的破坏过程受控于这些细观结构,在载荷作用下,这些细观缺陷会产生不可逆的演化,从而导致岩石强度的降低。研究岩石在超声波振动下其内部细观裂纹的变化特性,能够从根本上揭示超声波作用下岩石强度下降规律的内在机理,为超声波振动辅助钻进技术提供理论指导,这对解决硬岩钻进的技术难题具有非常重要的战略性意义。本文从超声波振动下花岗岩裂纹的开裂条件、扩展特性及静载荷对花岗岩损伤的影响规律叁个方面,采用有限单元法与室内实验相结合的方法,对超声波振动下花岗岩裂纹的变化特性进行了研究。介绍了花岗岩的物理力学参数,并以此为基础,通过联合强度理论推导出了超声波振动下花岗岩裂纹起裂的数学模型,应用岩石损伤力学,获取了以推导出的联合强度准则为基础的超声波振动下花岗岩的损伤模型。利用ANSYS软件与MATLAB软件建立了可以体现花岗岩非均匀程度的数值模拟模型,并以此模型为基础,对超声波振动下花岗岩裂纹的变化过程进行了数值模拟计算,得到以下结论:花岗岩固有频率随静载荷的增大而逐渐增大,静载荷-固有频率曲线近似呈对数型,固有频率的增加幅度随静载荷的增大逐渐减缓;当振动频率与花岗岩一阶固有频率相近时,花岗岩内应力、应变远远高于其他振动频率下花岗岩内部应力、应变值,振动频率对应力、应变变化速率的影响作用十分明显,当振动频率与花岗岩一阶固有频率相同时,应力、应变达到最大值;只有当花岗岩裂纹尖端处局部微单元体满足强度准则时,花岗岩裂纹开始扩展,其扩展过程分为萌生、扩展、贯通3个阶段,在萌生阶段,岩石内某些节点上产生应力集中,这些节点开裂形成微孔隙,缓和了应力集中并使得岩石内部应力重新分布,在扩展阶段,微孔隙不断向四周缓慢扩展,最终沿某一方向形成主裂纹,主裂纹继续延伸,在主裂纹上出现随机分布的次裂纹,在贯通阶段,微孔隙、微裂纹之间开始相互贯通,形成新的裂纹。设计了超声波动静组合加载装置,对超声波振动下花岗岩裂纹变化特性进行实验研究,实验结果与数值模拟结果基本一致。对比实验结果与数值模拟结果,发现采用以联合强度理论为基础的花岗岩裂纹起裂条件的数学模型进行数值模拟得到的结果要比单独采用第二或者第叁强度理论进行数值模拟更加接近实验结果。对超声波振动实验数据进行整理,研究静载荷对花岗岩损伤程度的影响规律,得到以下结论:超声波振动过程中,静载荷存在阈值,当施加的静载荷小于阈值时,静载荷的变化并不引起花岗岩弹性模量的变化,静载荷的变化对花岗岩损伤没有影响,当施加的静载荷大于阈值时,改变静载荷值将直接影响对花岗岩造成的损伤程度;在施加的静载荷大于阈值的前提下,静载荷对花岗岩造成损伤的过程可分为缓冲阶段和损伤阶段,在缓冲阶段,花岗岩弹性模量下降不明显,在损伤阶段,花岗岩弹性模量急剧下降;在其他条件不变的情况下,超声波振动下存在最优的静载荷值使得花岗岩损伤程度最大,本实验中最优静载荷值为400N。进行CT扫描实验,获取了不同振动条件下花岗岩的CT图像,根据CT图像对超声波振动下花岗岩裂纹扩展过程进行分析,将花岗岩裂纹扩展过程分为萌生、扩展、贯通叁个阶段,与数值模拟结果基本一致。振动过程中,随着振动时间的增加,裂纹逐渐向轴心处汇聚。
胡大江[9]2002年在《煤岩损伤特性及冲击地压的研究》文中提出本文采用无损伤CT检测实时实验对单轴压缩荷载作用下煤岩破坏全过程损伤扩展特性进行了实验研究，并对其分叉和混沌特性进行了研究；根据煤岩无损伤微观实时实验结果和损伤变量的定义，提出了单轴压缩荷载作用下煤岩损伤演化方程和损伤本构模型。在分析目前国内外提出的冲击倾向性指标基础上，选择了弹性能指标WET、弹性变形能指标、冲击能指标WCF和刚度比指标KCF等四项指标，并提出了修正的冲击能指标，对煤岩冲击倾向性进行了定量的研究。采用叁维有限元方法，运用3D—σ程序软件对工作面地应力场进行了数值模拟和分析计算。最后根据白皎煤矿的实际情况，通过建立相应的地质力学模型，采用现代非线性科学的实变理论对冲击地压的发生过程进行了突变分析，得出了系统发生冲击地压时受力的临界值及顶底板变形量和能量释放的表达式。
夏冬[10]2014年在《浸水岩石损伤演化过程试验研究及在大水矿山中的应用》文中指出随着经济的快速发展,国家对矿产资源的需求量日益增大,而易于开采的矿产资源已开采殆尽,为实现采矿业的可持续发展,对水文地质条件复杂的大水矿山的开采已陆续展开。大水矿山的岩体总赋存于一定的地下水环境中,并常处于饱水状态,水的存在对岩体的力学性质及其稳定性起到了弱化作用。同时,岩土工程在施工及运营期间,经常会遇到地下水和载荷的共同作用,岩体在地下水和载荷作用下的力学性能是影响岩土工程长期稳定的重要因素之一。因此,开展浸水岩石在不同应力路径下、不同受力阶段的损伤破坏情况,寻找岩石从稳定到不稳定直至破坏的前兆信息,对于实际工程中围岩的稳定性监测及灾害预警具有重要的理论意义与应用价值。本文围绕浸水条件下岩石损伤特性这一主题,采用试验研究与理论分析相结合的方法,就浸水作用下岩石在不同应力路径下展开了系统的力学试验和声发射试验,分析了浸水作用对岩石力学特性及声发射特征的影响规律,探讨了其作用机理；建立了基于声发射特征参数和耗散应变能表征的岩石损伤动态演化方程。本文的主要研究内容如下：1.开展了干燥状态、天然状态及不同浸水时间条件下闪长岩、灰岩的纵波波速测试试验、单轴压缩力学试验、剪切试验和抗拉强度试验,分析了含水状态及浸水时间对岩石物理力学性质的影响。2.开展了干燥状态、天然状态及不同浸水时间的饱水闪长岩、饱水灰岩的单轴压缩声发射试验,分析了含水状态及浸水时间对岩石声发射特征的影响,在此基础上,利用累积声发射数与损伤变量一致的观点,建立了基于时间效应的饱水岩石声发射的损伤演化方程。3.开展了干燥与饱水岩石单轴压缩及单轴循环加卸载条件下的力学试验及声发射试验,从能量和声发射的角度研究干燥、饱水状态下岩石损伤破坏过程中能量累积与耗散特征、能量与损伤之间的内在机制,建立了基于声发射能量累积数和耗散应变能为表征参数的干燥、饱水岩样的损伤变量,根据耗散应变能与声发射表征的损伤变量之间的互补性,综合分析二者在单轴压缩及单轴循环加卸载过程中的变化规律。4.基于加卸载响应比理论和能量加速释放理论,深入探讨了循环加卸载作用下干燥、饱水岩样失稳破坏的前兆规律,对干燥、饱水岩样Felicity比值随循环周期增加的变化规律进行了讨论,同时对干燥、饱水岩样卸载过程中的声发射特征进行了分析。5.应用声发射及其定位技术研究了单轴压缩条件下天然状态、干燥状态与饱水状态闪长岩、灰岩在损伤破坏过程中内部损伤的动态演化过程,并结合能量计数实现了对裂纹扩展过程的精确定位,通过对比分析得到不同含水状态岩石裂隙的扩展规律,并分析了饱水对岩石破坏模式和裂纹扩展规律的影响。6.基于广义Hoek-Brov /n强度准则,结合现场获取的岩体结构面几何参数信息,根据实验室获得的干燥、饱水及不同浸水时间的饱水岩石的物理力学参数,对岩体强度参数进行估算,获得不同含水状态及不同浸水时间的岩体静态强度参数值。7.以中关铁矿堵水帷幕及帷幕内围岩为研究对象,在矿区水文地质、工程地质资料分析的基础上,建立了堵水帷幕区域的叁维力学计算模型,根据前述确定的不同含水状态及不同浸水时间的岩体物理力学参数,应用COMSOL Multiphysics多物理场分析软件,对堵水帷幕在地下水和开采扰动共同作用下的稳定性进行分析,根据分析结果,提出相应的疏干排水措施。
参考文献：
[1]. 岩石损伤演化模型和损伤临界值理论与实验研究[D]. 黄梦宏. 中南大学. 2003
[2]. 叶舞盐矿深部盐岩疲劳损伤演化机理[D]. 王伟超. 河南理工大学. 2016
[3]. 含瓦斯煤岩冲击破坏前兆及多信息融合预警研究[D]. 金佩剑. 中国矿业大学. 2013
[4]. 深埋隧洞开挖损伤区的演化与形成机制研究[D]. 李占海. 东北大学. 2013
[5]. 层状复合岩体爆破损伤断裂机理及工程应用研究[D]. 余永强. 重庆大学. 2003
[6]. 分岔隧道围岩损伤与稳定性研究[D]. 林传年. 兰州大学. 2006
[7]. 重庆地区典型岩石损伤断裂特性实验研究[D]. 赵先涛. 重庆交通大学. 2014
[8]. 超声波振动下花岗岩裂纹变化特性的研究[D]. 尹崧宇. 吉林大学. 2017
[9]. 煤岩损伤特性及冲击地压的研究[D]. 胡大江. 重庆大学. 2002
[10]. 浸水岩石损伤演化过程试验研究及在大水矿山中的应用[D]. 夏冬. 东北大学. 2014
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