砂岩渗透作用下声发射及分形特征研究

地下围岩经常处于渗透场-应力场的耦合作用中,为分析在相同渗透压、不同围压下砂岩的变形特性、渗透特性、声发射特征及基于声发射空间分布的分形维数特征,对取自某在建工程的砂岩进行了三轴渗透及声发射试验。研究结果表明:砂岩的抗压强度及变形能力随着围压的升高而增大;渗透率在不同围压下有着相似的演变特征,均是随着应变增大而先减小后增大,并随着围压的升高逐渐减小;声发射的演化过程反映了渗透率大小的变化趋势,渗透率随着渗透试验过程呈阶段性变化,围压越大,声发射现象越滞后;基于柱状分形理论,得到砂岩的分形维数随着试验进行逐渐减小,表明砂岩经历了一个从无序到有序的损伤演化过程,围压越大,对应的分形维数越小。研究结果有助于认识和理解砂岩渗透性的变化机制。     

基于室内试验与数值模拟的煤岩围压效应研究

为研究不同围压下煤岩的变形破坏特征,对0、8、16、25 MPa 4种不同围压下的煤岩采用MTS 815岩石力学实验和RFPA 2D数值模拟软件展开应力应变特征、强度特征、声发射特征等研究,旨在揭示不同围压作用下煤岩的围压效应。结果表明:围压对煤岩的变形破坏特征影响显著,随着围压的增大,煤岩最大抗压强度线性增大,煤岩逐渐由脆性破坏向延性破坏转变,破坏形态以单轴压缩下的压剪-劈裂破坏和三轴压缩下的剪切破坏为主;煤岩强度特征参数随围压增大而增大,弹性模量随围压增大呈非线性增大,围压越大,则塑性应变越大,残余应变增大;声发射现象在煤岩单轴压缩状态下十分强烈,但随着围压的升高,声发射现象、应变能释放等声发射特征参数均趋于稳定; RFPA可再现煤岩在不同围压下裂纹萌生、扩展至完全破坏的渐进破坏过程,模拟结果与室内试验耦合度较好,验证了数值模拟的可靠性。     

花岗岩脆延破坏过程声发射与损伤特性模拟研究

为了研究花岗岩脆性和延性破坏过程的声发射特性和损伤演化机制,通过花岗岩单轴试验和颗粒流程序进行了不同围压试验,获得了花岗岩破坏过程中的声发射曲线并再现了内部损伤演化过程。试验结果表明:花岗岩脆延破坏分界围压约为100 MPa;花岗岩脆性破坏时最大声发射强度的滞后效应受围压影响显著,围压越大滞后效应越不明显,延性破坏时最大声发射强度与峰值应力同时出现,滞后效应消失。花岗岩脆性破坏声发射曲线为单峰型,延性破坏声发射为平缓曲线。脆性破坏花岗岩内部严重损伤区少且分布集中,损伤区裂隙发展方向单一,延性破坏内部损伤区多且遍布整个试样,损伤区裂隙主要沿2个相互正交方向发展;花岗岩破裂角随围压增大逐渐减小,由低围压下的破裂面转变为高围压下的破碎带,低围压脆性破坏花岗岩被破裂面切割成数块,高围压下延性破坏呈粉碎性状态。     

夹岩工程硬脆灰岩力学特征及数值试验研究

针对贵州省夹岩水利枢纽工程引水隧洞灰岩开展高围压三轴力学试验,结合声发射测试技术,探讨灰岩在达到峰值应力前的力学特性和裂纹发展规律,并利用自主开发的CASRock数值模拟软件进行了验证。试验结果表明:工程处灰岩在5～70 MPa围压作用下形成单一宏观剪切裂缝,无分支裂缝产生,峰后阶段具有明显的脆性特性,同时弹性模量和泊松比对围压不敏感;在压应力作用下声发射存在"平静期"和"活跃期",在临近峰值应力时声发射能量会出现加速释放现象。数值模拟结果与室内试验结果相一致,直观地展示了剪切裂纹扩展全过程。在此基础上,采用CASRock软件对夹岩工程隧洞进行了稳定性分析。研究结果对脆性岩体开挖支护设计具有一定的指导意义。     

复杂地质条件下粉砂质泥岩蠕变力学行为研究

为揭示复杂地质条件下粉砂质泥岩的蠕变力学特性,利用多相耦合蠕变试验装置及声发射监测系统,对取自某矿井2种粒径粉砂质泥岩进行了饱水状态下不同温度和围压的蠕变力学试验。研究结果表明:粉砂质泥岩的内部结构特征及所处的外部复杂地质条件会对其长期力学行为产生显著影响;围压越小、温度越高、粒径越大的粉砂质泥岩强度越低而稳态蠕变率越大;稳态蠕变速率随围压的升高呈线性降低,随温度的升高呈指数函数增长;蠕变过程中泥岩的孔隙率变化趋势与蠕变速率相似,均呈“U”型分布,相同围压和温度下,粒径越大的试件,孔隙率变化幅度越大;温度越高,围压越大,蠕变声发射信号越是呈“高频率、高幅值”,粒径越大,声发射信号越显著。研究成果可为进一步揭示粉砂质泥岩在复杂地质条件下的流变特性提供理论和试验支撑。     

秦岭隧洞深部岩石力学性能及声发射特征研究

通过对引汉济渭工程秦岭输水隧洞深部三类岩石片麻岩、花岗岩和石英片岩开展围压水平为0、5、10、15 MPa下的三轴压缩试验,分析研究了其力学性能变化,对深部花岗岩试件进行了单轴一次循环加卸载,并同步监测声发射变化,分析了声发射振铃计数、声发射能量和应力的特征规律。结果表明:秦岭隧洞深部片麻岩、花岗岩和石英片岩三类岩石试件的峰值强度和弹性模量均随着围压的增大而逐渐增大,弹性模量增幅随围压增大有所减小。围压一定时,花岗岩的强度和弹性模量均最大,但随着围压的增大,强度相差幅度有所减小,花岗岩的黏聚力和内摩擦角最大;花岗岩试件加载破坏后应力陡降,呈脆性破坏,岩爆倾向性较强;卸载再加载时,其累计声发射振铃计数和累积能量增长迅速,振铃计数率和能量率随应力增大迅速跃升,声发射活动剧烈,卸载会加速岩石受荷不稳定破坏的进程;冲击倾向性较高的岩石在单轴受压时释放较多的能量。     

小浪底细砂岩单轴压缩声发射特征研究

采用岩石伺服试验机和声发射仪,对小浪底三叠系细砂岩进行单轴压缩声发射试验。基于试验结果,将试样变形过程划分为压密、弹性、塑性和破坏四个阶段,分析了不同阶段试样声发射幅值、峰值频率、振铃计数和能量的变化特征,在此基础上对比分析了试样声发射ｂ值以及累计振铃计数的演化规律,得出了岩石的破坏时间前兆特征。研究结果表明:压密和弹性阶段试样声发射幅值、振铃计数和能量处于较低水平、峰值频率频带数量依次增多;塑性阶段试样幅值增大、振铃计数与能量上升且整体处于较高水平、峰值频率数值增大且呈现多频带化,临近破坏阶段试样产生大量100ｄＢ的高幅值信号,振铃计数与能量持续急增,峰值频率降低,频带减少;声发射ｂ值的变化规律可以间接反映岩体内部微裂隙萌生、扩展的演化特征。     

关于空心包体应变计地应力测量中围压率定修正公式的讨论

围压加载试验是空心包体应变计地应力测量中配套进行的一种重要试验.综合考虑树脂弹模和泊松比、应变花位置、柱塞对环氧树脂套筒抗力和环氧树脂套筒与岩壁粘结情况等因素,详细推导围压率定修正公式,并通过对各种围压率定修正公式的对比,讨论了考虑抗力因素的合理性,并采用有限元方法,讨论了k0公式的正确性.     

单轴压缩和劈裂试验下不同岩性岩石声发射特性研究

为研究不同岩石声发射特性,选取均质、节理裂隙不发育的白砂岩、大理岩和花岗岩3类完整岩样和不均质、节理裂隙发育的现场岩样为试验对象,进行单轴压缩和巴西劈裂试验,研究拉-压作用下不同岩石声发射特征的差异性。结果表明,在单轴压缩试验下,完整岩样声发射参数特征与岩石强度密切相关,花岗岩破坏所释放的累积AE能量明显大于白砂岩和大理岩;现场岩样各声发射参数最大值则与岩石强度关联性不大。完整岩样和现场岩样的动态b值基本分布范围在1~4之间,且整体呈先上升中间波动随后回落的变化规律。岩石加载整个过程中的声发射特征与岩石均质程度和节理发育情况密切相关。     

单轴压缩和劈裂试验下不同岩性岩石声发射特性研究

为研究不同岩石声发射特性,选取均质、节理裂隙不发育的白砂岩、大理岩和花岗岩3类完整岩样和不均质、节理裂隙发育的现场岩样为试验对象,进行单轴压缩和巴西劈裂试验,研究拉-压作用下不同岩石声发射特征的差异性。结果表明,在单轴压缩试验下,完整岩样声发射参数特征与岩石强度密切相关,花岗岩破坏所释放的累积AE能量明显大于白砂岩和大理岩;现场岩样各声发射参数最大值则与岩石强度关联性不大。完整岩样和现场岩样的动态b值基本分布范围在1~4之间,且整体呈先上升中间波动随后回落的变化规律。岩石加载整个过程中的声发射特征与岩石均质程度和节理发育情况密切相关。     

基于声发射监测的不同加卸荷路径下砂岩破坏前兆信息研究

为了研究岩爆的孕育演化过程,采用砂岩开展了一系列加卸荷试验,在此过程中利用声发射系统监测岩石破裂的孕育演化过程。试验结果表明,随着围压的增大,方案Ｉ声发射的平静期变得更加明显,裂纹扩展过程由小裂纹的萌生向裂纹聚集过渡。因此声发射平静期可以看作是常规三轴压缩条件下试样破坏的前兆信息。低围压条件下,应力比为０．８～１．０时,剪切带的形成导致试样脆性破坏,不同应力路径下分形值迅速下降。这一阶段声发射的分形值可以用来研究试样在不同应力路径下的破坏前兆。方案Ⅱ的分形值递减率最高,方案Ⅲ次之,方案Ⅰ的分形值递减率最低。在高围压条件下,当时间比大于０．８时,卸荷路径下砂岩试样的分形值迅速降低,表明随时间比变化的分形值可以用于高围压条件下岩石破坏的预测。     

钻孔压水试验工作的现状和改进意见

一、压水试验工作的现状钻孔压水试验是了解岩体渗透性的一种常用试验方法。我国水利水电工程的压水试验,从50年代中期开始,基本采用苏联1952年规程中推荐的方法。这种方法的基本点是把压水试     

粘土的拉裂试验及声发射检测

综述击实粘土拉裂试验的各种方法。三轴拉伸试验和周期拉压试验，用于研究静力拉裂和周期加荷拉裂的破坏，在土石坝有限元分析中判别防渗体土料拉裂和震裂的发生与发展。对试样拉裂时进行声发射检测，可研究试样拉裂破坏的过程，随着围压增大，试样由拉裂破坏而逐渐变为剪切破坏     

钻孔压浆桩承载特性的试验研究

钻孔压浆桩是近几年发展起来的一种新型桩,它具有适应土层范围宽、施工速度快、噪音小、无泥浆污染、桩身质量好和承载力较高等优点,因此越来越受到工程界的青睐.为了提高地基承载力,某电厂二期工程采用了大量的钻孔压浆桩.为了探索钻孔压浆桩在该地基中合理的施工工艺、参数,在工程桩正式施工前先制做了试验桩,并用静载试验法对单桩承载力进行了测试,得到了较多的现场试验资料,对类似地层中该种桩型的设计有一定的参考价值.     

旁压试验在河床深厚覆盖层勘察中的应用探究

针对河床覆盖层勘察问题,为了明确旁压试验在勘察工作中的作用和应用方法,以仁怀市共和水库应急供水工程为例,研究了旁压试验方法、试验结果应用与河床深厚覆盖层勘察实际应用等内容,得出旁压试验是一种很好的河床覆盖层测试、勘察方法的结论。     

群孔压水试验在松山大坝防渗检测中的应用

水泥灌浆使基岩与坝体连成一体,将岩体内的节理裂隙充填胶结,形成设想的实际不透水的防渗帷幕.群孔压水试验就是利用一个钻孔做压水试验,观测其它观测孔水位变化,确定岩体的透水性和水力联系情况的一种试验.文章结合松山大坝趾板帷幕工程,详细介绍了群孔压水试验在防渗检测中的应用情况,及所取得的成果.     

声波彩色钻孔电视在小山电站灌浆质检中的应用

以往对灌浆质量检测通常采用单一的压水试验方法,此法存在着综合性评价的弱点。在小山水电站灌浆施工中,采用了声波、彩色钻孔电视以及压水试验的综合方法进行灌浆质量检测。通过声波波速测试灌浆前后的波速值变化情况,彩色钻孔电视直观、全面地察看帷幕灌浆后水泥浆充填裂隙状况,并结合压水试验资料综合评价帷幕灌浆效果,同时对查出的问题及时做了处理,确保了大坝趾板灌浆质量满足设计要求。     

基于损伤演化的半均质砂岩本构模型研究

为了对受载岩体破坏过程的损伤演化规律进行探究,利用三轴试验仪对半均质砂岩进行三轴压缩试验,并布置声发射(AE)监测仪,对砂岩变形破坏全过程进行试验研究。分析了不同围压下砂岩三轴压缩各阶段的声发射特征,提出了基于AE事件点数的损伤变量,分别假设损伤演化方程服从韦伯分布和对数正态概率分布,建立了以AE事件点数为损伤变量的损伤演化模型,并引入修正系数对损伤变量D进行修正。结果表明围压越大,声发射活动越弱,围压能够抑制试样内部裂纹的产生和发展,增大试样强度,从而延缓其宏观破坏时间;砂岩的损伤发展主要经过4个阶段,即初始损伤阶段、损伤稳定发展、损伤加速阶段和破坏后损伤阶段。通过对韦伯分布和对数正态分布建立的声发射损伤模型进行比较,发现对数正态分布更适用于描述半均质砂岩的声发射现象。     

细砂岩声发射全波形特征及频谱分析

针对细砂岩在不同应力下的破坏模式和裂纹扩展规律等问题,采用单轴压缩、定角压剪和巴西劈裂的方式对细砂岩进行加载试验,采集各试样加载过程的声发射全波形,并基于小波阈值去噪方法对原始波形去噪处理后,再采用快速傅里叶变换获得信号的频谱特征。通过分析声发射全波形及主频、次主频的演化规律,将信号频率细分为低([10,70) kHz)、中([70,120) kHz)、高([120,180) kHz)3个等级,揭示了岩石的破裂失稳过程。研究结果表明:不同试验方法下的声发射全波形差异较大,波形幅值的变化与岩石损伤的渐进过程密切相关;同等试验方法下的声发射主频、次主频具有自相似性,演化规律较一致,次主频对裂隙发育状态更敏感;低频信号反映了细砂岩破坏时的一种固有属性,与加载方式和试验方法无关,仅中频率信号和高频率的信号对应剪切滑移过程与剪切破坏模式。     

用旁压试验结果推算载荷试验P—S曲线

该文提出了一种依据旁压试验结果推算地基土载荷试验曲线的方法,由于该方法基于原位旁压试验结果,能反映原状土的特点,且采用了原状土切线模量法对整个载荷试验过程的p-s曲线进行估算,充分考虑了应力水平的影响与土的非线性特点,与实际试验结果复合较好.因此旁压试验可在一定条件下替代载荷试验.