复杂载荷条件下岩石变形破坏特性的实验研究-安全技术及工程专业论文.docxVIP

重庆大学硕士学位论文中文摘要 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 I I 摘 要 岩石作为一种非均质脆性材料，在诸多工程领域均涉及到循环载荷和剪切荷载条件 下岩石变形破坏问题。本文利用日本岛津公司生产的 AG-I 250kN 型精密电子万能材料 试验机、美国物理声学公司生产的 PCI－2 型声发射测试系统以及自主研发的岩石剪切 实验系统，采用实验研究与理论分析相结合的方法，探讨了不同上限应力水平、不同试 件长度等不同实验条件下循环单轴压缩载荷条件下岩石的变形破坏特性及其声发射特 征，并利用岩石的声发射特征作为岩石损伤的宏观表现，分析了岩石在循环载荷条件下 的损伤演化规律，同时也对岩石在剪切载荷条件下微裂纹的时空演化发展规律进行了微 观观测实验，其取得的主要研究成果如下： （1）在利用材料试验机进行岩石的单轴压缩实验时，材料试验机本身也会产生变 形。材料试验机和岩石试件可以看成是串联系统，由于材料试验机的刚度相对于岩石试 件的刚度不够大很多，故在分析岩石试件的变形时不能忽略材料试验机本身的位移。本 文用实验的方法测定了材料试验机在加载过程中的载荷－位移关系，并给出了两者之间 的经验公式，以备对实验数据深层次分析使用。 （2）在循环载荷条件下，上限应力对岩石试件的变形破坏起主导作用，决定着岩 石损伤的发展趋势，这点在宏观上可以通过岩石试件破坏过程中的声发射特征来表现。 上限应力较大时，在循环的每个过程中都会有声发射信号；而上限较低，特别是在接近 门槛值时，循环过程中较少出现声发射信号，只有在接近破坏时才有明显的声发射信号。 （3) 岩石试件尺寸的不同对其变形破坏过程中的声发射特征有着明显的影响，受 试件长度的影响，岩样的破坏模式不同，声发射模式也各不相同。 （4）岩石在剪切破坏过程中，法向应力越大，岩石的抗剪强度就越高。侧向的摩 擦力会使实验测出岩石的抗剪强度较实际值变大，可以通过添加减摩剂来减少摩擦力的 影响。岩石在剪切破坏过程中，裂纹的产生和发展是瞬间的，这与岩石是脆性材料有关； 裂纹是从试件下端向上扩展的，直至贯穿整个试件。 关键词：循环载荷，剪切，声发射，变形破坏，裂纹时空演化 重庆大学硕士学位论文英文摘要 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 II II ABSTRACT As a non-homogeneous brittle material, rock in many engineering fields is related to the cyclic loading and shear loading conditions about deformation and failure problems. In this paper, based on experimental and theoretical analysis, it is studied on the effects of different levels of maximum stress, the length of the different samples on rock deformation and failure characteristics and acoustic emission characteristics under different experimental conditions such as cyclic loading conditions, uniaxial compression by Shimadzu Precision AG-I 250kN Universal Testing Machine, American Physical Acoustics PCI-2 type of acoustic emission testing system, and Self-developed rock shear test system. It is also researched on the damage evolution law under cyclic loading conditions by using of acoustic emission as the macro performance of rock failure. Also it is studied on the development of micro-cracks in the temporal and spatial evolution law of the micro-observation in the shear loading conditions. The main results obtained are as follows