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为研究大理岩在单轴应力条件下的实时轴向波速的变化特征,采用自主研发设计的超声波检测替代承压装置,完成了大理岩、Q345钢的单轴压缩试验与实时轴向超声波测试,并结合FFT方法分析了大理岩试样与Q345钢试样的波速、频谱特征。试验结果表明:在单轴加载条件下,Q345钢试件耦合面的接触性状是导致其波速增长的主要原因,而大理岩纵波波速随应力的变化则受耦合面接触性状与孔隙闭合特征的共同控制,大理岩在弹性范围内的波速变化可分为孔隙压密段与线弹性段两个阶段;试件端面接触性状越稳定,波速增长越慢,波速越高,次频带谐波能量越低;随着岩石内部的孔隙、裂纹被压密,纵波波速增大,频域信号的低频段能量逐渐向高频段转移。 相似文献
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单轴动静组合加载对岩石力学特性影响的试验研究 总被引:9,自引:0,他引:9
用低周疲劳加载方法,在Instron电液伺服材料试验机上对红砂岩进行了单轴动静组合加载试验,研究了组合加载条件下的岩石动态响应和破坏特性。实验发现:红砂岩在同一方向上动静组合加载条件下的破坏强度比在单独动载作用条件下的强度小,而比在单独静载作用条件下的强度大。在组合加载条件下,岩石的弹性模量随着预静载的增加而减小,并显现出软化的趋势。实验还获得了红砂岩在组合加载情况下预静载应力与最终破坏强度的对应关系。 相似文献
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为了探究不同加载速率下波速-应力的变化规律以及能量损耗特征, 采用硬岩材料大理岩进行了单轴压缩下弹性范围内不同加载速率下的试验研究, 测试了加载速率对波速以及能量的影响规律。结果表明, 加载速率的变化不会影响波速-应力之间的总体变化规律, 波速-应力依然符合线性关系, 但低加载速率和高加载速率下的线性关系显现不明显; 不同应力条件下加载速率-波速曲线呈现了3个阶段, 分别为压密-弹性过渡阶段、弹性阶段和弹性-损伤过渡阶段, 整体上加载速率对波速的影响不大; 大理岩在不同阶段吸收的总能量较为稳定, 弹性能在压密-弹性过渡阶段和弹性阶段较为稳定, 而在弹性-损伤过渡阶段出现缓慢的减小, 耗散能在整个阶段都出现了明显的减小。 相似文献
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为研究岩石在真三轴分级加载过程中声发射特性与超声波波速演化规律两者间的关系,采用自主研发的岩石真三轴试验机、声发射监测系统及超声波测试系统,开展了岩石真三轴分级加载声发射定位监测及超声波测试试验。研究表明:声发射累计能量与累计计数变化趋势可作为岩石破裂前兆信息,第1阶段随着岩石压密其增幅较小;第2、3、4阶段砂岩内部裂隙开始发育其增幅缓慢增加;第5阶段为砂岩破坏的主要阶段其增幅超过80%,推断第5阶段砂岩由于应力达到峰值强度而失稳破坏。声发射定位可以很好地表征裂缝形态与扩展规律。第1、2、3阶段,砂岩内部极少产生声发射定位事件且分布较为分散。第4、5阶段,声发射定位事件大量产生并集中于最小和中间主应力方向两侧的破裂面与破碎带上。超声波波速变化对于岩石内部变形破坏以及裂缝扩展具有良好响应。加载过程岩石波速具有各向异性,最大主应力方向随岩石压密波速增加,压密程度降低波速增速降低;中间主应力方向波速随岩石压密升高,之后随岩石形成破裂面降低;最小主应力方向波速则首先随岩石压密升高,然后随岩石形成贯通破裂面,并伴随有破碎带导致波速迅速衰减骤降至较低水平。 相似文献
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对粗砂岩经历不同高温后弹性纵波波速进行了相关研究.分析了粗砂岩波速与温度的变化规律.总体上随着加热温度的升高,粗砂岩弹性纵波波速处于单调下降的趋势.试验结果表明,粗砂岩作为高空隙度岩石,加热温度小于100℃时,弹性纵波波速变化不明显;而当加热温度超过100℃后,弹性纵波波速大致成线性降低,波速与温度具有良好的相关性. 相似文献
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为研究早龄期加载养护对矸石骨料混凝土强度演化的影响,在第7天时对矸石骨料混凝土试样进行加载养护,第28天时开始单轴压缩试验,监测加载过程中试样的声发射振铃变化,同时采用扫描电镜观测试件的微观形貌,探究早期加载养护下矸石骨料混凝土的强度损伤及能量耗散规律。结果表明:早期承受50%~70%应力强度比的载荷可以促进试件后期强度的提高,而当早期载荷的大小超过70%的应力强度比时试件表现出强度劣化效应。早期不同应力强度比大小的载荷下养护的试样其单轴压缩过程中表现出不同的能量耗散特征,在峰值应力附近时试样内部聚集的能量突然急剧释放,探测到的声发射信号强度激增达到峰值。矸石骨料混凝土的损伤演化可视为结构模型中铰接键的断裂过程,早期一定的荷载提高了矸石骨料混凝土的自愈合能力。 相似文献
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研究结果表明:水胶比、减水剂掺量及胶凝材料总量对砼坍落度影响显著,碎石粗骨料种类对砼强度有显著影响。结果选择出一个具有良好坍落度(200mm)和较高强度(80.5MPa)的砼配合比,而其水泥用量只有450kg/m^3。 相似文献
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N. I. Aleksandrova 《Journal of Mining Science》2003,39(6):556-564
The waveguide properties of a block medium are studied by an example of a discrete-periodical system of spring-connected rods. As a particular case, a chain of masses is considered. It is shown that in the rod system, impulse loading excites two groups of nonstationary waves. The velocities of their propagation are determined. The asymptotic representation is obtained for low-frequency wave at a great period of time since the process onset. The analytical estimations of excitation spectrum are derived. 相似文献
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为探究岩体变形破坏过程中的能量转化和耗散机制,对含节理试件单轴压缩下
的单位体积外力功、弹
性应变能和耗散能密度进行计算和分析。 研究发现:①节理试件的 4 类应力应变曲
线(类型Ⅰ-单峰型,类型Ⅱ-软化
段多峰型,类型Ⅲ-多峰平台后软化型,类型Ⅳ-多峰平台后硬化—软化型)的能量转化
和耗散过程都可以分为弹性变
形、连续体非弹性变形和不连续体变形 3 个阶段;在第一阶段,耗散能占比很少,外
力功大部分转化为弹性应变能;在
第二阶段,耗散能占比急剧增加,外力功大部分转化为耗散能;在第三阶段,外力功几
乎全部转化为耗散能;与类型Ⅰ
和类型Ⅱ试件相比,类型Ⅲ和类型Ⅳ试件的连续体非弹性变形阶段的持续时间较长、
延性较大;②以劈裂、压碎破坏
为主的节理倾角较低或较高的试件,其最终的耗散能远高于以剪切滑移、阶梯状破坏
为主的节理倾角中等的试件;③
同一节理倾角下,随着节理连通率的增大,试件破坏所需的单位体积外力功和耗散能
密度均减小;④随着节理试件耗
散能密度对数值的增加,破碎体尺寸—质量分形维数值线性增加。 相似文献
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建立了含瓦斯煤体单轴压缩电阻率实时测试系统,测试并对比分析了含瓦斯煤体和不含瓦斯煤体在单轴压缩过程中的电阻率变化,并对瓦斯对电阻率变化的影响机制进行了探讨。研究结果表明:2种实验条件下煤体电阻率均呈现先减小后增大的变化规律;电阻率减小阶段,游离态瓦斯对电阻率的减小有延缓阻碍作用,即电阻率随加载应力的增大呈持续平缓减小趋势,未出现不含瓦斯煤体实验中出现的突降现象;电阻率增大阶段,游离态瓦斯对电阻率的增大有促进作用,即电阻率"拐点"处所对应的加载应力水平较之不含瓦斯煤体更小;煤体发生破裂之后,电阻率增长幅度普遍小于不含瓦斯煤体。 相似文献
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完整岩石试件和含有裂隙岩石试件在单轴压缩下破坏过程的数值模拟研究 总被引:1,自引:0,他引:1
应用RFPA岩石失稳和破坏失稳程序对完整岩石试件以及含有单一裂隙和交叉裂隙的岩石试件在单轴压缩下的破坏过程进行数值模拟研究。结果揭示了完整岩石试件和含有不同裂隙岩石试件破裂过程的发展规律,即岩石试件破坏一般都分为3个阶段:压密阶段、微裂纹萌生阶段和扩展以及断裂破坏阶段。不同的是随着加载的进行,完整岩石试件的破坏过程首先出现一个应力集中区,随后在中间、径向、侧向均出现裂纹,并且这些裂纹迅速扩展衍生许多新的次生裂纹,最终贯穿整个岩石试件。而含有裂隙的岩石试件的破坏过程是首先在裂隙的2端出现应力集中区,随后在裂隙的尖端产生裂纹并沿垂直裂隙方向发展并贯通整个岩石试件。 相似文献
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单轴压缩下页岩力学特性的各向异性试验研究 总被引:1,自引:0,他引:1
为了研究页岩的物理力学特征及其各向异性,为掌握页岩气开采过程中水力压裂网状裂隙的扩展规律提供技术参数,开展了龙马溪组页岩的电镜扫描和单轴压缩试验,分析了基于不同层理面页岩的微观结构、力学参数、破坏特征等各向异性。结果显示:页岩的各向异性是其固有特征,且该特征决定了页岩的力学性质、破坏模式均表现出各向异性。当取芯方向与层理面夹角θ=0°时,破坏模式为张拉破坏;当θ=22.5°时,为沿着层理面的剪切破坏和平行于轴向方向的张拉破坏;当θ=45°时,为沿着层理面的单一剪切破坏;当θ=67.5°时,为沿着层理和贯穿层理的复杂剪切破坏;当θ=90°时,为贯穿层理面的张拉破坏。页岩的纵波波速、弹性模量、单轴抗压强度以及泊松比也都表现出一定的各向异性。 相似文献
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《煤矿机械》2016,(11):67-70
利用TAW-2000D数字控制式电液伺服试验机和SDAES数字声发射检测仪,对花岗岩进行了单轴循环加卸载室内力学试验,研究了花岗岩在不同加载路径下的岩石强度特征、变形特征、声发射特征。试验结果表明:恒下限和恒差值单轴循环加卸载的平均抗压强度分别比常规单轴压缩试验增加了18.7%和13.2%,表现出了典型的脆性岩石峰值强度的强化作用;对比分析各组试验的应力应变曲线,发现试件所得到的弹性恢复时间越多,其变形极限也就随之增大;声发射事件数与应力应变曲线具有良好的对应关系,处于压密阶段和弹性压缩阶段的声发射数量较少,随着荷载不断增大,内部裂纹迅速发育,损伤程度逐渐加重,处于裂纹发育阶段的声发射现象十分活跃,分析声发射数量与应力之间的关系,论证了Kaiser效应和Felicity效应。 相似文献