不同体积非均质度条件下类岩石材料声发射特性研究

摘要

为了解不同体积非均质度条件下类岩石材料与声发射相对平静期之间的关系，本文基于国家自然科学基金资助项目“矿物颗粒大小组成与岩石声发射相对平静期关系的研究（51664018）”，通过构造不同体积非均质度类岩石材料进行研究分析。各类试件骨料均由两种不同粒径大小的石英砂组成，按1:1的质量比依次由0.16~0.315mm与0.16~0.315mm的石英砂颗粒，组成内部颗粒体积最为均质的A类；直至0.16~0.315mm与1.25~1.5mm两种不同粒径大小石英砂颗粒混合，组成内部颗粒体积最为不均质的 E类试件。通过对五类不同体积非均质度试件进行单轴压缩条件下声发射试验及声发射参数分析，主要结论如下： （1）不同体积非均质度的类岩石材料在单轴受压过程中的变形特性与岩石相似，大致可分为四个阶段：①初始压密阶段②弹性变形及微弹性裂纹稳定发展阶段③塑性阶段④失稳破坏阶段，各类试件的破坏形式类似，且随着试件内部颗粒体积非均质度的增大，其破坏形式逐渐由脆性向延性转化，抗压强度整体表现为下降的趋势。 （2）在声发射 b值及关联维数的分析方面，五类不同体积非均质度类岩石材料中大部分试件声发射b值及关联维数在峰值应力前出现下降。 （3）在声发射 r值分析方面，试件破坏主要以内部颗粒间的滑移破坏为主，其声发射r值在峰值应力后到达平稳。且发现试件内部颗粒体积非均质度越大，所对应的应力百分比越大。 （4）在峰值频率分析方面，根据传感器采集到的声发射峰频范围，将采集到的峰值频率分布范围划分为8个区间，统计出占比最多的频率区间为主频，占比其次的称为次主频，两者之间的比值会随着试件内部颗粒体积非均质度的增大呈现出下降的趋势。 （5）在研究声发射相对平静期方面：利用相对强弱指标定义了相对平静期，发现五类试件中只有内部颗粒体积相对最均质的A类试件未出现相对平静期现象，类岩石材料内部颗粒体积非均质度对相对平静期的出现造成影响。同时发现材料体积非均质度对相对平静期起始应力百分比无明显影响，且相对平静期耗时与应力达到峰值耗时的比值与类岩石材料内部颗粒体积非均质度无明显规律。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 研究目的与意义

1.3 国内外研究现状

1.4 研究内容

1.5 研究方法

第二章 材料力学性能测试

2.1 体积非均质度的定义

2.2 试件制备

2.3 试验系统

2.4 试验过程

2.5 单轴压缩下破坏形式分析

2.6 本章小结

第三章 声发射特征分析

3.1引言

3.2 单轴声发射特征

3.3 本章小结

第四章 声发射b值、r值、峰值频率及分形维数特性研究

4.1 引言

4.2 声发射b值的计算

4.3 计算结果及分析

4.4 分形特性分析

4.5 声发射r值特性分析

4.6 峰值频率特征分析

4.7 本章小结

第五章 相对平静期特性研究

5.1 相对平静期

5.2 相对强弱指标的计算

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果