【摘 要】
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为了研究不同预制裂隙破坏岩石力学性质及声发射特征,论文采用室内试验和理论分析等方法,通过SAEU3H声发射系统和STAC 600-600型岩石三轴流变试验系统,开展了完整砂岩不同围
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为了研究不同预制裂隙破坏岩石力学性质及声发射特征,论文采用室内试验和理论分析等方法,通过SAEU3H声发射系统和STAC 600-600型岩石三轴流变试验系统,开展了完整砂岩不同围压下三轴声发射试验、变化双裂隙间距的砂岩单轴声发射试验、不同位置单裂隙砂岩单轴试验和含不同倾角裂隙类岩石单轴试验,对其破坏演化及声发射信号特征进行了系统的研究。论文主要进行了以下研究工作:(1)根据完整砂岩不同围压下的三轴试验,得到了完整砂岩的应力加载时间曲线和应力-应变曲线,得到了完整砂岩的单轴抗压强度、内摩擦角、内聚力、以及弹性模量值。(2)通过对含有不同预制裂隙的砂岩进行单轴试验,得到了不同裂隙下岩石的强度特征。变化间距的预制双裂隙的砂岩,其强度随着预制裂隙间距的增大在一定范围内逐渐降低;含有距端部距离不同的水平单裂隙试件,强度随着单裂隙距离端部距离增大强度逐渐降低。(3)通过多次试验得到合适的水泥砂浆配合比(m水泥:m河沙:m水=1:0.75:0.375),配置出强度与砂岩相似的类岩石材料,利用类岩石材料预制了分别含有0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°倾角单裂隙的类岩石试件,并进行了单轴压缩试验,得到了不同倾角单裂隙类岩石强度变化特征,类岩石试件强度呈现出随着裂隙倾角增大先降低后增大的趋势。不同倾角裂隙对试件强度影响程度不同,在裂隙深度和宽度相同的条件下,含有0-45°不同倾角裂隙的试件强度波动程度比较小,而含有45-90°不同倾角裂隙的试件强度波动程度比较大。(4)对比分析了完整岩样和含有预制裂隙的岩样,发现预制裂隙会影响岩样的破坏模式,完整岩样破坏时呈现剪切状,破坏以一条主裂隙为主,岩样外表面产生的裂隙少,整体破碎程度小;含有不同预制裂隙的岩样破坏时大多呈现劈裂状,破坏时岩样内部和外部均出现大量裂纹,整体破碎程度较大,试样最终破坏是众多裂隙共同影响的结果。(5)通过分析试验加载破裂过程中的声发射信号,得到了加载各阶段的声发射信号参数特征。试验结果表明,砂岩在试验加载过程中会产生声发射信号,岩样在破坏时声发射振铃计数和能量计数会出现明显峰值,利用这些声发射的参数变化情况可推断岩石破坏的内部发展情况。
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