3种条件下砂岩超声波波速的试验研究

利用自行研制的岩石高温加热装置,对砂岩试件单向约束、双向约束、无约束3种试验条件下高温前后的纵波波速进行试验研究.结果表明:单向约束试验中,随着温度的升高,砂岩Y,Z方向波速与温度的关系曲线基本成二次函数变化,X方向近似直线下降,700℃时砂岩波速降到了2.096km/s;双向约束试验中,砂岩3个方向的纵波波速随温度升高均呈直线下降;700℃时双向约束试验中砂岩纵波波速最多下降了51.793%,无约束试验中1 200℃时砂岩纵波波速最多下降了80%.高温作用后,岩石内部微结构发生变化,温度越高变化越大,主要表现为岩石内部水分不断蒸发,含水矿物的脱水、相变和岩石部分熔融,孔隙率增加,颗粒边界裂纹出现、发展、贯通,微裂隙产生、演化,矿物成分分解,胶结物强度降低,内部结构热应力扩散,矿物颗粒相互摩擦挤压等.     

平顶山天安二矿石灰岩膨胀应力的试验研究

为了保证高温过程中岩石工程的稳定性和安全性,采用高温加热炉和扫描电子显微镜研究了高温双向约束条件下石灰岩膨胀应力的变化规律.试验结果表明,加热过程中石灰岩的膨胀应力随加热时间的增加而增加,各温度段之间呈现明显的线性关系,曲线斜率依次增大,不同温度水平曲线的转折点不同.随着温度的升高,石灰岩的膨胀应力不断增加,500℃后增加速度加快.恒温后,膨胀应力和加温时间关系曲线的斜率逐渐减小,但曲线仍平缓上升.高温过程中石灰岩膨胀应力的变化与其微观结构变化密切相关.     

冻融作用下水泥稳定风化砂的劣化特征与机制

冻融试验是测试道路工程材料耐久性的重要手段。为了明确水泥稳定风化砂的性能劣化特征和机制,分析了冻融循环作用下其外观形貌、质量变化和强度特性,并基于扫描电镜和压汞试验,研究了其微观结构和孔隙特征。结果表明：当冻融循环达到9次时,试件表面出现明显的颗粒剥落现象,试件的质量和强度损失加剧,其无侧限抗压强度下降幅度可达55%。由微观层面来看,随着冻融次数的增加,水泥稳定风化砂的颗粒骨架由密实结构向多孔隙结构发展,其中微孔隙数量逐渐减少,而中、大孔隙数量则不断增加,冻胀和收缩作用削弱破坏了风化砂颗粒间的水泥基胶结物,使其内部的孔隙不断发育扩张,从而导致水泥稳定风化砂的性能劣化。     

冻融作用下炭质页岩微结构损伤特性研究

通过核磁共振(NMR)试验分析冻融循环作用下炭质页岩的T2谱分布、孔隙度、T2谱面积的变化,利用超声波检测分析冻融循环作用下炭质页岩纵波波速的变化,引入损伤变量探讨炭质页岩冻融损伤与循环次数的关系,建立了炭质页岩冻融损伤演化方程。结果表明,随冻融次数的增多,炭质页岩T2谱分布、T2谱面积及孔隙度均逐渐增大,纵波波速在不断衰减;当冻融循环次数达400次时,炭质页岩微结构损伤度达到最大值。     

应用跨孔雷达层析成像技术研究深部岩层特性

应用电磁波波速和衰减层析成像技术研究了地下深部灰岩裂隙溶洞发育、破坏程度等岩层特性．介绍了钻孔地质雷达跨孔层析成像的基本原理、野外测量方法、资料处理过程等,阐述了跨孔层析成像用于岩层特性研究的理论基础．在研究实例的波速和衰减层析图像上,波速和衰减分布整体规律基本一致,但不完全相同,可以区分出裂隙和溶洞发育、地下水运移良好通道的高衰减低速区,岩层完好的低衰减高速区,也存在岩层情况较为复杂的低衰减低速区．研究结果表明：电磁波联合波速和衰减层析成像技术适用于岩层特性研究．     

饱和度对纵波频散和衰减的影响

利用经Ｄｕｔａ修正的Ｗｈｉｔｅ模型,分析计算部分气体饱和孔隙介质地层中纵波的频散和衰减;讨论了气体饱和度对纵波频散和衰减的影响．     

酸雨环境下砂岩的物理化学性质变化规律分析

模拟室内加速腐蚀试验,研究了砂岩腐蚀不同阶段的物理力学性质变化规律及化学腐蚀机理,用定义的质量损失率、孔隙率和纵波波速来描述砂岩与不同浓度HCl溶液反应的快慢程度并相互验证.试验结果表明,随浸泡时间延续质量损失率、孔隙率及纵波波速的关系呈现出阶段性特征,第40 d时pH=2、pH=3.5及pH=5的酸溶液中质量损失率分别达到最大值为0.432%、0.405%和0.281%;在0~30 d岩样孔隙产生较明显,纵波波速变化率也较大,30 d之后岩样孔隙率增加缓慢,随之波速增加也较缓慢最终趋于平稳;第一阶段pH=2溶液中Na~+离子溶解速率在初期最大为264.78 mol/d,pH=3.5及pH=5溶液Na~+离子溶解速率在中期达到最大值,分别为102.28 mol/d和79.67 mol/d,pH=2的HCl溶液中Ca~(2+)溶解速率最大为489.50mol/d,分别是pH=3.5及PH=5溶液中Ca~(2+)溶解速率的5倍和4倍.     

钢筋混凝土板裂缝对声发射波传播特征影响

目前利用声发射技术对混凝土结构进行裂缝定位或损伤检测时,并没有考虑已存在裂缝对声发射波传播特征的影响,这往往会使检测结果产生较大的偏差.为了探究裂缝参数对声发射波传播特征的影响,对3个不同保护层厚度的钢筋混凝土板试件进行了四点静力加载破坏试验和声发射测试,研究了裂缝深度、宽度、数量对钢筋混凝土板声发射波速和振幅衰减等传播特征的影响规律.试验和分析结果表明:裂缝深度对声发射传播特征的影响显著,声发射振幅衰减随裂缝深度增大而增大,声发射波速随裂缝深度增大而减小;声发射波速和振幅衰减几乎不随裂缝数量、宽度两参数变化而变化.在此基础上,提出考虑裂缝影响的修正波速时差定位法,进一步探讨了与采用传统时差定位法相比对钢筋混凝土损伤定位的影响,结果显示,基于修正波速的时差定位法对钢筋混凝土板进行损伤定位精度更高.     

酸性溶液中砂岩声波特性变化规律的试验研究

波速与岩石的物理力学参数具有较好的相关性,超声波检测技术被越来越多的应用到岩石物理性质的研究中.利用超声波检测技术的纵波波速、振幅以及频谱图等参数,对砂岩在不同HCl溶液和H_2SO_4溶液浸泡时段的波速变化规律进行了跟踪研究.实验发现酸对砂岩的腐蚀速率呈现出一定的阶段性特征;酸性较强时,酸的种类对腐蚀影响较大,酸性较弱时,酸的浓度对腐蚀影响较大;腐蚀后,烘干试样孔隙率增大波速下降,下降最高为2.5%,而浸泡试样孔隙被液体填充后砂岩试样趋于均匀,从而使波速增大,最大变化率为16.65%;HCl和H_2SO_4溶液中试样的振幅变化规律与波速相似,呈现一定的阶段性特性,其中HCl溶液中试样的振幅下降66.7%,而H_2SO_4溶液为57.9%;经腐蚀后试样波形发生畸变,主频衰减,HCl溶液浸泡试样波形变化和主频衰减程度较大于H_2SO_4溶液浸泡试样.     

西南地区坝基深部玄武岩工程地质特性研究

受自身高强度和形成条件影响,西南地区玄武岩深部岩体具有几何尺寸上的不完整性和力学特性上的似完整性,同一位置采用不同指标划分岩体结果不同.鉴于现有测试手段和评价方法,深部玄武岩工程地质特性研究具有相当难度.岩体透水率、纵波波速等指标能较好反映岩体工程特性,其测试方法相对简便,且与岩体力学参数有较好的相关性,故可用于深部玄武岩结构、风化、卸荷划分,利用纵波波速、吕荣值与变形模量的相关性推算深部岩体变形参数,辅以室内试验,最终综合评价深部玄武岩.以西南某水电站坝基玄武岩为例,综合坝址区平硐、钻孔纵波速度、吕荣值、力学参数等指标获得坝基岩体质量分级方案,并进行岩体划分,为该水电站建基面选择提供依据.