铁磁质岩石挤压破坏过程磁感应强度异常的实验研究

摘要

岩石圈是人类赖以生存的地方，随着经济的不断发展，人类开始发展地下空间，由于地下围岩失稳、隧道塌方及洞室岩爆等地下工程问题的发生，直接影响着人类的生命及财产安全，因此了解在应力作用下岩石内部微裂隙的变化过程及规律对保证工程安全具有重大意义。本论文主要是研究铁磁质岩石试件挤压破坏全过程中，应力、应变和磁感应强度之间的关系，通过分析应力-应变-磁感应强度曲线，获得铁磁质岩石试件挤压破坏的前兆。
　　本试验岩石采自于辽宁省辽阳市弓长岭矿，岩石本身带有磁场，并且强度符合试验量程，对其加工制作成标准的圆柱体试件。此岩石源自于偌大岩石圈的一小部分，岩石内部缺失较小的微裂隙，本试验根据岩石内部热膨胀各向异性等，对铁磁质岩石试件加热以增加岩石内部的微小裂隙，通过加载系统和双通道数据采集系统，对加热处理后的试件进行单轴挤压试验和实时监测，获得应力、应变和磁感应强度三者之间的对应关系，将岩石力学物理参数与磁学物理参数联系起来，形成一种岩石挤压破坏过程微观变化的磁性测试方法。
　　对铁磁质岩石试件挤压破坏试验，经过数据处理和分析，获得岩石试件挤压破坏过程中的应力、应变和磁感应强度三者之间的关系曲线，总结出铁磁质岩石试件挤压破坏全过程岩石磁感应强度的变化规律和试件临界破坏时磁感应强度变化异常特征。
　　试验结果表明:在应力上升阶段，随着应变的增加，应力增加，磁强变小;在塑流段，应力几乎保持不变，磁强发生了三种突变，一是由下降转变为上升，二是磁感应强度变化趋于平缓，三是磁感应强度突然快速下降;试件破坏后，随着应变的增加应力变小，磁强发生上升或趋于平缓。选用加热温度为700℃-600℃-700℃三次重复加热和300℃-600℃-500℃三次重复加热后，经过挤压破坏实验后，铁磁质岩石试件可以实现充分破坏。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 国内外研究现状

1．2．1 岩石破坏理论研究

1．2．2 岩石磁学理论研究

1．2．3 岩石测试技术研究

1．3 论文研究的主要内容

1．3．1 研究构思与思路

1．3．2 主要研究内容

1．4 拟解决的关键问题

第2章 铁磁岩石挤压破坏过程的机理分析

2．1 岩石挤压破坏过程裂隙变化特点

2．2 岩石裂隙

2．2．1 岩石裂隙的缺失

2．2．2 岩石的热处理

2．3 岩石的磁性

2．3．1 磁性物理参数

2．3．2 影响岩石磁性的因素

2．4 铁磁质岩石矿物分析

2．5 铁磁质岩石试件周围磁场分布

2．6 铁磁岩石试件挤压过程磁通路径变化机理分析

2．7 本章小结

第3章 铁磁岩石挤压破坏过程实验系统的建立

3．1 铁磁质岩石试件制作

3．2 铁磁岩石加热系统

3．3 铁磁岩石挤压破坏系统

3．4 试验加载系统

3．5 双通道数据采集系统

3．5．1 数据采集系统的组成

3．5．2 试验力采集通道

3．5．3 磁场采集通道

3．6 数据采集系统的标定

3．6．1 试验力标定

3．6．2 磁感应强度标定

3．7 本章小结

第4章 铁磁岩石挤压破坏过程的实验研究

4．1 加热处理对岩石试件挤压破坏影响的探究

4．2 试验准备

4．2．1 磁感强度影响因素

4．2．2 试验前准备

4．3 铁磁岩石挤压破坏过程及磁感强度实验测试

4．3．1 试验加载过程

4．3．2 试验数据及破坏形态

4．4 本章小结

第5章 实验数据处理与分析

5．1 实验数据处理过程

5．2 铁磁质岩石试件挤压破坏过程应力-应变关系曲线

5．3 岩石试件挤压破坏过程磁强-应力关系曲线

5．4 铁磁质岩石临界破坏时磁感应强度异常特征分析

5．4．1 第一类应变-应力-磁感应强度关系曲线

5．4．2 第二类应变-应力-磁感应强度关系曲线

5．4．3 第三类应变-应力-磁感应强度关系曲线

5．5 岩石试件挤压破坏过程磁感应强度随应力变化机理分析

5．6 试件破坏形式对试验结果的影响

5．6．1 试件破坏后扩容对试验结果的影响

5．6．2 试件破坏后磁移对试验结果的影响

5．7 本章小结

第6章 结论

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

个人简历

附录