天然带磁圆柱岩石试件压缩过程应力磁强效应研究

摘要

由于地震发生时，震源深埋地下，对地震的孕育、发展和发生规律难以进行直接的探查，造成地需研究工作与灾害预防要求之间存在着很大的差距。了解岩石在应力作用下，其内部的微裂隙的演化、发展的变化过程及规律，对保证工程安全具有重大意义。自然界的岩石都带有一定强度的磁性，当岩石受外力作用时，岩石内部的微裂隙发生变化，岩石周围空间磁场的分布也会发生变化，磁场随岩石裂隙的变化而变化，正是基于这个理论，本试验拟将磁学物理量磁强引入对岩石压缩断裂过程的研究。
　　本试验采用天然带磁圆柱岩石试件作为研究对象，模拟地壳中的岩石在压缩断裂过程中其应力能量从积累到释放的破裂过程，并对震源孕震、发震过程中岩石内部微裂隙的应力变化与磁强的变化之间的关系进行有限条件的模拟研究;同时，考虑到震源至地表之间的空间距离，研究对岩石周围的磁强近距离遥感测试方法，建立岩石断裂-磁强变化理论模型，探索断裂改变磁场的变化机理。本试验利用加载系统和数据采集系统对试件进行轴向加载，并进行实时监测，获得竖向荷载（应力）、竖向位移（应变）、磁强、试验时间等四个物理量，并通过数据处理和分析找到他们之间的对应关系，将岩石力学性质与电磁学基本物理量联系起来，以岩石压缩断裂应力磁强试验研究为基础的地震地磁观测数据分析方法。
　　大量的试验结果表明，在应力上升阶段，即岩石破坏前应力随应变的增加而增加，磁强随应变的增加而减小，应力和磁强大致呈反对称关系;应力下降阶段，即岩石破坏后失去承载力，岩石的磁强发生突变，随后增大或减小都有可能;在岩石即将达到最大应力附近时，磁强的变化速率，也就是磁强随时间变化的斜率发生变化，产生波动的现象这和岩石本身的带磁情况、本身的裂隙情况以及破坏形态有很大的关系。

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 岩石破裂理论研究现状及测试方法

1．2．2 地磁相关理论研究现状

1．2．3 岩石磁性相关理论研究现状

1．2．4 岩石电磁效应理论研究现状及测试方法

1．3 拟解决的关键问题

1．4 论文研究的主要内容

1．4．1 研究构想和思路

1．4．2 主要研究内容

1．4．3 论文研究的目的及意义

第2章 天然带磁圆柱岩石磁场分布理论

2．1 岩石磁性分析

2．1．1 磁性物质的磁学参数

2．1．2 岩石的磁性

2．2 带磁岩石试件周围磁场分布

2．2．1 磁场在磁介质中的传播

2．2．2 带磁岩石试件周围磁场分布

2．3 试件压缩过程磁强变化机理分析

2．4 本章小节

第3章 圆柱岩石试件压缩过程试验系统

3．1 圆柱岩石试件压缩破坏过程测试系统

3．2 圆柱岩石试件加工制作

3．2．1 试件的加工与制作

3．2．2 试件的矿物成份

3．3 试验加载系统

3．4 数据采集系统

3．4．1 试验力采集系统

3．4．2 磁强采集系统

3．5 采集系统的标定

3．5．1 试验力标定

3．5．2 磁强标定

3．6 本章小结

第4章 天然带磁圆柱岩石试件压缩过程应力磁强效应试验研究

4．1 试验原理

4．2 试验准备

4．2．1 影响磁强的因素

4．2．2 实验前准备工作

4．3 天然带磁圆柱岩石压缩过程应力磁强试验研究

4．3．1 试验过程

4．3．2 试验数据及破坏形态

4．4 本章小结

第5章 试验数据处理及规律分析

5．1 试验数据处理过程

5．2 岩石试件压缩断裂过程应力-应变关系

5．3 岩石试件压缩断裂过程磁强-应力关系曲线

5．3．1 第一类磁强-应力关系曲线

5．3．2 第二类磁强-应力关系曲线

5．4 岩石试件压缩过程应力-磁强-应变关系曲线

5．4．1 第一类应力-磁强-应变关系曲线

5．4．2 第二类应力-磁强-应变关系曲线

5．5 岩石石试件压缩过程应力和磁强速率-时间关系曲线

5．5．1 第一类应力和磁强速率-时间关系曲线

5．5．2 第二类应力和磁强速率-时间关系曲线

5．6 岩石试件破坏形态对试验结果的影响

5．6．1 第一类破坏形态对试验结果的影响

5．6．2 第二类破坏形态对试验结果的影响

5．7 本章小节

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录

致谢

个人简历