不同加载条件下岩石声发射特征研究

论文摘要

浙江是地质灾害多发省份,尤其滑坡灾害频繁发生,给全省经济建设和人民生命财产带来了极大的危害。因此滑坡灾害的监测预警工作就显得极为重要,开展新的滑坡灾害监测预警技术方法研究更是地质灾害防治研究领域的热门课题。声发射技术能反映岩石破裂过程,捕捉到的信息可提前于宏观表现。为将声发射技术应用于岩质滑坡监测预警,亟需开展不同岩性岩石在破坏过程中的声发射信号特征参数与岩石力学性质的对应关系等方面的应用基础研究。本文结合浙江地区滑坡监测预警的需求,针对浙江玄武岩台地区的玄武岩以及浙江西北山区的砂岩、灰岩、凝灰岩,开展了声发射信号特征试验研究和次声波信号特征试验初步研究。采用STYE-3000E型压力试验机和WAW-3000B型万能材料试验机进行岩石室内单轴压缩试验、剪切试验和结构面剪切试验。在三种试验过程中使用DS5-16B型全信息声发射信号分析仪对试验全过程中的声发射信息进行实时监测。在单轴压缩试验过程中使用CASI-RTU数字化网络传输仪对试验全过程中的低频段次声波信息进行实时监测。试验结束后将获得的声发射和次声波信号处理后再进行特征分析。主要有以下结论:（1）在单轴压缩加载条件下,岩样受力内部裂缝的产生与扩张直至岩样破裂,会引起声发射特征参数的改变。岩样受力裂缝扩张并生成新的裂缝直至岩样形成贯通裂缝后破裂的过程中,声发射累计振铃计数与累计能量统计曲线会先从平缓到快速上升,直至破裂时呈近乎直线上升状态。（2）在剪切加载和结构面剪切加载条件下,岩样在到达应力峰值前,声发射累计振铃计数和累计能量统计曲线先从平缓增长到迅速增长直至到达峰值位移时瞬间增长,在到达应力峰值后,两统计曲线又逐渐趋于平缓。岩石破坏及剪切滑移过程的声发射特征值统计曲线变化规律可以利用于滑坡现场监测预警。控制剪切位移匀速增长,受到一定剪切应力后开始出现声发射现象,累计振铃计数曲线、累计能量曲线与应力曲线呈现很明显的相关性,随着应力的增大而上升。在到达峰值应力前,声发射特征值增长率和应力增长率改变方式相似,从平缓增加到快速增加。（3）在单轴压缩加载、剪切加载和结构面剪切加载条件下,玄武岩声发射累计振铃计数与累计能量统计曲线整体变化规律与其他几种岩石一致,但在达到峰值应力前累进性破坏明显,两曲线呈现台阶式递进上升的特征,这可为声发射技术在浙江玄武岩台地区的岩质滑坡监测预警提供一定量试验数据支持。（4）在单轴压缩加载条件下,实验室内采集的次声波本底信号波形图平稳,整体不高于0.06,本底信号时频图平稳且信号强度不高于35。在加载过程中的次声波信号波形图幅值较小,临近破裂时信号波形图幅值较大。浙江地区四种岩性的岩石破裂时特征频率都集中于16Hz,与岩性并无明显关系。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 绪论
•   1.1 概述
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 声发射技术研究进展
•     1.2.2 滑坡预警技术研究进展
•   1.3 主要研究内容及创新点
•     1.3.1 主要研究内容
•     1.3.2 创新点
•   1.4 研究技术路线
• 2 试验材料、方法及仪器
•   2.1 岩石试样的采集与制作
•     2.1.1 单轴压缩试验试样制作
•     2.1.2 剪切试验试样制作
•   2.2 试验方法
•     2.2.1 单轴压缩试验
•     2.2.2 剪切试验
•     2.2.3 声发射信号处理
•   2.3 试验仪器设备
•     2.3.1 声发射采集仪
•     2.3.2 试验加载仪器
• 3 单轴压缩条件下岩石声发射特征研究
•   3.1 概述
•   3.2 试验方案
•   3.3 单轴压缩条件下岩石声发射特征分析
•   3.4 小结
• 4 结构面剪切条件下岩石声发射特征研究
•   4.1 概述
•   4.2 试验方案
•   4.3 剪切条件下岩石声发射特征分析
•   4.4 结构面剪切条件下岩石声发射特征分析
•   4.5 小结
• 5 岩石次声波特征研究
•   5.1 概述
•   5.2 试验方案
•     5.2.1 试验材料
•     5.2.2 试验仪器及方法
•     5.2.3 次声波信号处理
•   5.3 单轴压缩条件下岩石次声波特征分析
•   5.4 小结
• 6 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 在校研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 高鑫

导师: 陈忠清,黄永亮

关键词: 声发射,单轴压缩试验,剪切试验,岩石,结构面

来源: 绍兴文理学院

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 绍兴文理学院

分类号: TU45

总页数: 77

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