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千枚岩加卸载及应力峰值前后声发射特性研究

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第一章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 课题研究意义

1.3 国内外研究现状

1.4 研究内容

1.5 研究方法和技术路线

第二章 千枚岩单轴压缩声发射试验

2.1 试验方案

2.2 本章小结

第三章 破坏类型与声发射特征

3.1 引言

3.2 破坏类型与声发射特征

3.3 本章小结

第四章 声发射信号分析方法

4.1 引言

4.2 参数分析法

4.3 参数法结果分析

4.4 声发射b值分析

4.5 分维值D值

4.6 分维值D值与声发射b值关系

4.7 声发射∑N/∑E值分析

4.8 声发射ib值分析

4.9 本章小结

第五章 加卸载声发射特性

5.1 引言

5.2 加卸载声发射∑N/∑E值特性

5.3 加卸载声发射ib值特性

5.4 本章小结

第六章 应力峰值前后声发射特性

6.1引言

6.2 应力峰值前后声发射∑N/∑E值特性

6.3 应力峰值前后声发射ib值特性

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 本论文的主要结论

7.2 研究展望

致谢

作者简介

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摘要

工程岩体的稳定性一直是地下及边坡岩石工程重要的课题,国内外在该领域进行了大量的理论及实验研究,岩石声发射是岩体破坏失稳监测的重要方法之一。目前,针对千枚岩的加卸载及应力峰值前后声发射研究的很少。为了解单轴压缩条件下千枚岩加卸载及应力峰值前后阶段的声发射特性,本文引用声发射∑N/∑E值和ib值两个指标做了深入的研究和探讨:第一,千枚岩破坏类型和声发射特征;第二,千枚岩在加卸载条件下的声发射∑N/∑E值和ib值特征;第三,千枚岩在应力峰值前后的声发射∑N/∑E值和ib值特征。本文研究的主要结论如下:
  (1)针对千枚岩的破坏类型和声发射特征可分为三类:第一类岩石,破坏形式为梯形,峰值前后声发射持续;第二类岩石,破坏形式为梯形(也有片理的趋势),峰值前后声发射出现平静期;第三类岩石,破坏形式为片理,峰值前后声发射大部分持续。千枚岩在轴向压应力作用下,由于泊松效应使横向产生拉应力,导致千枚岩片理特殊的破坏形态,接近平行的顺片理面呈片状。沿片理面呈层状破坏的千枚岩,声发射都不会出现平静期。呈折线形破坏的千枚岩试件,声发射可能出现平静期。因此,通过现场观察和判断,可指导现场预测其稳定性。
  (2)千枚岩在加载过程中,随着应力的逐渐增大,∑N/∑E值会慢慢减小并逐步趋于0;而在卸载过程中,由于应力慢慢减小,∑N/∑E值从趋于0逐渐增大。为此,可认为千枚岩在低应力条件下∑N/∑E值较大,表明有大量低能量事件的发生,而在高应力条件下∑N/∑E值较小,说明此时有数量少的高能量的事件发生。
  (3)千枚岩从加载开始至完全破坏,整个过程声发射∑N/∑E值与时间的关系曲线呈“马鞍”状,在峰值应力的前后阶段∑N/∑E值较加载开始和加载结束都很小,处于“马鞍”的底部,这就说明千枚岩在濒临破坏前和刚破坏时∑N/∑E值都很小。
  (4)在应力峰值前,千枚岩声发射ib值呈线性下降,峰值后ib值上升并逐渐趋于稳定,说明峰值点处是ib值的一个拐点。因此,若千枚岩ib值在某一阶段呈线性降低,这可能是其破坏的前兆。
  (5)综合应用∑N/∑E值与ib值这两个指标,能反映千枚岩的破坏过程,识别所处的应力峰值状态。

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