【摘 要】
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在工程建设中,岩体稳定性与工程的安全性、可靠性密切相关,因此,了解施工环境中岩体的力学性质是工程开展建设的一个重大前提。岩体力学性质受层状构造影响较大,而含有层状构造的岩体分布又十分广泛,因此在工程建设中若只考虑岩性而忽略层理倾角变化引起岩石力学性质的改变或给工程的平稳运行带来巨大的风险,故而有必要对层理倾角的变化引起岩石破坏模式、力学性质等方面的改变开展研究。本课题通过选取竖直层理、水平层理以及
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在工程建设中,岩体稳定性与工程的安全性、可靠性密切相关,因此,了解施工环境中岩体的力学性质是工程开展建设的一个重大前提。岩体力学性质受层状构造影响较大,而含有层状构造的岩体分布又十分广泛,因此在工程建设中若只考虑岩性而忽略层理倾角变化引起岩石力学性质的改变或给工程的平稳运行带来巨大的风险,故而有必要对层理倾角的变化引起岩石破坏模式、力学性质等方面的改变开展研究。本课题通过选取竖直层理、水平层理以及45°层理的软岩(千枚岩)及硬岩(板岩)试样开展单轴压缩试验,结合声发射技术进行全程监控,根据所得试验数据,探究了层理倾角的变化对软、硬岩石破坏方式、力学性质及声发射特性的影响规律。对试验结果进行分析取得如下成果:(1)从破坏后裂纹孕育发展情况分析,竖直倾角的层状软、硬岩石的破裂机制为劈裂破坏,水平及45°倾角的层状软岩破裂机制为剪切破坏,水平及45°倾角的层状硬岩的破裂机制为劈裂与剪切相结合的混合破坏。(2)声发射RA值能判断破裂机制为混合破坏时裂纹发展的时序特征,表明其顺序为先剪切裂纹的孕育发展,后劈裂裂纹的扩张;声发射振铃计数反应了岩样内部裂纹的孕育发展情况,硬岩主裂纹孕育时刻在岩样到达抗压强度峰值时刻之前,而软岩主裂纹孕育时刻在岩样到达抗压强度峰值时刻之后;声发射能量为声发射源释放的弹性能量,裂纹孕育扩展方式会极大影响声发射能量的释放,当岩样破坏模式为剪切破坏时,声发射能量释放较少,而当破坏模式为劈裂破坏时,声发射能量则瞬间大量释放;声发射参数判可断岩石破解状态,提供破裂的预警信号。其中振铃计数与能量的突增现象为预警信号,当该信号出现时,预示硬岩即将发生破坏,而对于软岩则预示即将由弹性阶段进入塑性阶段。(3)通过结合岩样破坏特征及声发射特征,可推断软岩的破坏机理为首先发生晶格滑移再发生晶格断裂从而导致最终破坏,而硬岩仅因晶格断裂导致破坏。源定位是声发射技术的一个重要目的,能够粗略描绘出材料的内部损伤区域。本课题对层状岩体的声发射源定位方法进行探索,利用斯奈尔定理推导了在AE源在二维平面中双层以及三层层理中传播的走时方程,结合粒子群算法对走时方程求解,分别得到了单速度模型与考虑层状结构的多速度模型下的源定位位置,对比分析了两种情况下定位精度的差异。同时探究了单速度模型下,速度选取值对源定位精度的影响。
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