不同水温浸泡后粉砂岩破裂过程红外辐射特性研究

为探寻温度条件对粉砂岩破裂过程红外辐射特性,分别对50℃、100℃水中浸泡过的粉砂岩试样进行单轴压缩试验,通过平均红外温度(AIRT)、方差、欧氏距离三项指标对两组试样加载过程的红外辐射温度场特性进行定量分析,得出不同水温浸泡下粉砂岩破裂过程红外辐射特性。结果表明:三项指标对50℃、100℃水浸泡粉砂岩试件红外辐射温度场的刻画整体趋势大体一致,但100℃水浸泡试件在单轴加载破坏过程中裂隙的发育的剧烈程度远远低于50℃水浸泡试件,且发育过程趋向于平缓稳定发育,同时在一定程度上存在裂隙发育滞后的现象。     

单轴压缩下砂岩破裂失稳时空演化特征研究

利用PCI-II声发射监测系统和高速摄像仪对砂岩进行单轴压缩条件下声发射试验,通过声发射参数演化信息,分析砂岩变形各阶段声发射参数变化特征和失稳前兆情况,揭示砂岩微裂纹时空演化规律.试验结果表明:进入屈服阶段,大于80 dB的高幅值声发射活动开始大量出现,各累积参数值在时序上出现突变拐点,呈指数上升趋势;声发射震级与能...     

基于欧氏距离的单轴压缩下粉砂岩热图像演化特性研究

为探寻粉砂岩破裂失稳过程红外异常,引入欧氏距离的方法,通过计算粉砂岩试样各相邻时刻欧氏距离,对单轴压缩条件下粉砂岩红外辐射温度场演化特性进行研究,结合熵值、方差两种指标演化趋势验证欧氏距离方法的可用性。结果表明:欧氏距离、熵值法和方差均能较好地刻画粉砂岩红外辐射温度场各个阶段;压密阶段至弹性阶段前期,欧氏距离存在较多大幅度突升值,表征这一时段内试件自身存在的微裂隙被压缩,产生热摩擦效应,欧氏距离与熵值、方差刻画能力相当;弹性阶段后期至塑性阶段,欧氏距离呈较为平稳起伏交替,表征裂隙稳定发育,欧氏距离刻画能力劣于熵值、方差;峰后阶段,欧氏距离出现大幅度突升,且幅度、频率均大于前面的阶段,表征粉砂岩试样即将破裂,欧氏距离刻画能力优于熵值、方差。     

分形几何与岩石结构构造的分形特征

简要叙述了分形几何学原理及方法，并分析了岩石的某些微观结构，构造的分形特征，结果表明岩石的结构构造特征具有统计自相似性，这些特征参数与其物理力学性质密切相关，用分数维值可以更全面地定量描述岩石的结构构造特征，并分析岩石的物理力学性质，进而了解较大范围岩层或岩体的力学特征。     

岩体结构面几何特征的分形研究

在采集安庆铜矿结构面实际统计数据的基础上，应用分形豆腐对岩体结构面的几何特征（包括间距、迹长）进行了分析，结果表明，结构面向何特片呈现出很强的自相似性。应用分形模型比以往工程上的统计概型更能反映结构面分布的本质特片。     

砂岩在单轴压缩条件下的声发射特性研究

对云南南坡铜矿两种砂岩进行了单轴压缩试验, 并利用SDAES型数字声发射仪测试了加载过程中的声发射活动。结果表明, 岩石的变形与声发射活动存在较好的对应性; 声发射活动也受岩石各向异性的影响。第一组砂岩各向异性较为显著, 试样垂直层理加载时, 弹性模量明显小于平行层理加载时的弹性模量, 强度明显大于平行层理加载时的强度, 声发射也较平行层理加载时更为活跃。第二组砂岩试样的试验结果与此类似, 但其岩石各向异性不显著, 垂直层理加载和平行层理加载时岩石的弹性模量、强度及声发射相差均相对较小。     

单轴压缩条件下岩石试样声发射特征研究

借助加载控制系统和声发射检测系统,对某矿煤层顶底板砂岩试样进行单轴加载,同时利用声发射检测设备同步进行监测,从而获得砂岩试样在单轴加载条件下的声发射振铃总计数、振铃计数率、各通道幅值、能量、能量率、幅值等声发射特性参数。结果表明:试验砂岩结构组成单一,强度高且表现为脆性;试样的AE能率与声发射事件率吻合,AE能率在岩石破坏前的声发射相对平静期更加明显;相对平静期的特征点可作为岩石破坏的前兆特征点,岩样相对平静期特征点的应力强度百分比为90%~98%,均处于屈服点后的不稳定裂纹扩展阶段。     

单轴压缩下片麻岩红外辐射特征研究

为探究不同层理方向岩石变形破坏过程中的红外异常,开展了单轴压缩下片麻岩红外辐射试验,结合应力、平均温度、方差、温度场分异速率、热像图多种指标研究了破裂过程红外辐射温度的演化特征。结果表明:不同层理片麻岩加载过程红外辐射温度场的演化特征具有相似的阶段性和变化趋势。发现平均红外辐射温度和应力二者之间有较强的线性关系,相关系数均在0.90以上;水平层理试件辐射温度升温速度高于竖直层理试件。方差曲线随应力变化可分为3个阶段,压密及弹性阶段较小且变化平缓,破坏阶段发生大幅度陡升;加载中期和后期出现的异常特征点可作为岩石失稳的前兆信息。对方差求导获取温度场分异速率,定义其第1次偏移0值的点和临破坏偏移0值的点为一、二级预警信号;得出时间预警优于应力预警,且竖直层理试件能达到损伤最低值。红外图像经过多步骤算法降噪处理,图像质量明显增强;前期热像表面呈均匀缓慢变化,中期随应力增加逐渐升温,临近破坏时,热像在破裂位置出现高温辐射异常,其他区域出现低温异常,这种分异现象是岩石失稳的重要红外前兆特征。     

单轴压缩条件下水泥砂浆块声发射实验研究

利用RMT-150岩石力学试验系统和AEwin-USB型声发射系统做了水泥砂浆块在单轴压缩条件下声发射特征实验。实验研究结果表明:声发射信号与水泥砂浆块内部损伤破坏情况有密切关系。对应全应力-应变曲线中4个阶段声发射特征各不相同,伴随着试样初始压密、弹性变形、屈服破坏和峰后破坏4个阶段,声发射活动少量发生、平稳增长、急剧增加、趋于稳定,因此可用声发射活动来表征岩石的微观损伤演化及预测其宏观破裂失稳过程。     

软岩巷道变形破坏红外温度场的分形特征

根据软岩巷道模型加载过程的红外热图,研究了红外辐射温度场的分形性质,计算了红外热图的分形维数并研究了其物理意义,通过对分形维数时间过程的分析得到了软岩巷道变形破坏的规律。红外热图的分形维数不仅表达了软岩巷道变形过程中裂纹的复杂性、裂隙的形态、尺度等的几何特征,也表达了其动力学特征。研究结果表明:可以根据红外热图的分维数对岩石的变形特征、损伤破坏程度、以及破坏前兆进行分析、评价与预报。     

单轴压缩下的岩石声发射及其分维特征

通过对几种岩样破裂时声发射数据的分析,研究了声发射参数之间的相互关系,发现岩石本构关系与岩石的声发射之间存在的一种必然联系。通过多种试验参数的图形拟合,分析了声发射活动的规律。将求得的分维和声发射参数随时间的变化曲线进行了对照,结果表明,分维和声发射参数随时间的变化趋势存在相关性。分形维数不仅可以表征声发射的频度,而且分维最小值往往预示着一个大破裂的发生。     

砂岩单三轴压缩过程中声发射特征的试验研究

利用RMT-150B岩石力学试验系统,对义马曹窑煤矿顶板砂岩进行单轴、常规三轴和三轴卸围压试验,加载同时进行声发射检测.试验结果表明,岩样压缩变形破坏过程中的声发射参数与加载方式有关.单轴压缩时,各个阶段均有不同程度的声发射事件,声发射事件较为强烈,累计计数和能量明显偏高;常规三轴压缩时,岩样屈服前声发射事件较少,屈服...     

煤样单轴压缩破坏红外温度临界慢化前兆研究

为研究煤样受载破坏过程中有效前兆信息,开展了煤样单轴压缩加载试验,分析了在相同加载方式下煤样红外辐射温度变化特征,运用临界慢化理论对煤样最高红外辐射温度进行处理,比较了最高红外辐射温度的方差和自相关系数,分析了方差、最高红外辐射温度以及载荷在时间上的变化特征。结果表明:煤样在受载前期和中期最高和平均红外温度变化趋势基本保持一致,受载后期最高红外温度在煤样损伤点处呈上升趋势,主破裂发生时,最高红外辐射温度急剧上升,而平均红外温度在主破裂时并未表现出明显变化;方差和自相关系数均受窗口长度和滞后步长的影响,但方差曲线受窗口长度影响较大;对比红外降温前兆点和红外升温突增点,方差对煤样失稳破坏的预测更加的精准。     

大理岩单轴循环加卸载碎屑分形研究

为了研究单轴不同循环加卸载路径对岩石破坏模式和程度的影响,对大理岩单轴循环加卸载的峰值强度、弹性模量进行研究;收集大理岩单轴循环加卸载破坏后的碎屑,对不同粒径范围内的碎屑进行分析和分形计算。研究结果表明,受循环加卸载后的碎屑条状、条块状特征明显,并且条状、块状、板状特征依次减弱;碎屑在长、宽、厚3个方向上分形维数越小,岩石越易破碎,破坏程度越大;岩石受循环加卸载的破坏模式以纵向劈裂为主,少有剪切破坏;循环荷载在一定程度上对大理岩的强度起到一定的强化作用,施加小的循环荷载对大理岩的强度强化作用显著使其破坏程度减小;施加大的循环荷载对大理岩的强度强化作用大大减弱,造成的损伤作用更为显著使其破坏程度更大。     

煤样单轴压缩变形微震信号及应力分析

选取现场典型软硬煤试样,利用新三思微机控制电液伺服压力试验机进行单轴压缩实验,研究分析在加载模式下,煤岩强度及变形破坏特征,建立煤岩压缩过程侧向应变与破裂机制的关系。实验结果表明:煤样在主破裂发生前呈现出很弱的微震信号,即破坏发生前主频带变宽,振幅,应力达到最大值,信号频率最复杂。这就意味着煤样在该阶段已经进入危险状态,此时就必须采取相应的措施。     

岩体裂隙的分形研究

利用分形理论对岩体裂隙进行研究。通过具体实例计算得到的结果验证了分维值D可以用来作为描述裂隙发育程度的一个指标，并单独分析了岩体裂隙分维值D与一定面积内裂隙累计长度L之间的关系，给出了计算裂隙分布图像分维值的公式。