基于声发射技术的石灰岩三轴加载试验研究

通过室内三轴加载及声发射同步试验,研究了完整及损伤石灰岩在围压作用下变形破裂的声发射机理。试验研究表明:损伤石灰岩贯通破坏时,岩石轴向应力突降与声发射参数值突增时间具有一致性,沿着1条主裂缝发生贯通破坏;完整石灰岩贯通破坏时,岩石轴向应力突降时间滞后于声发射参数值突增时间,出现多条裂缝;声发射参数值可作为评估危险石灰岩稳定性的有效指标。     

砂岩损伤演化声发射特征分析

通过砂岩的损伤声发射试验,分析了砂岩损伤各个过程的声发射特性,发现在岩石损伤的各个过程中,其声发射表现出不同特性,特别是岩石在破坏之前,声发射会有一个稳定期,这对利用声发射监测岩石的破坏具有现实意义。     

不同含水率砼单轴压缩下声发射与分形维数试验研究

为研究水对砼破裂过程中声发射及分形规律的影响,选取养护30 d的C35砼,对干燥、自然、饱水条件下试件进行单轴压缩声发射试验,得到不同含水率下单轴压缩应力-应变曲线及声发射参数。结果表明,含水率的增加会使砼的塑性提高、强度降低;声发射参数可较好地反映岩石孔裂隙的产生过程,与岩石破坏过程中的内部细观结构演化规律具有直接关系;声发射计数随着含水率的增加呈下降趋势,水对岩样有软化、润滑作用,在裂纹产生过程中,水会削减剪切破坏、裂纹张开的激烈程度;不同含水率下试件的声发射计数的分形特征具有良好的相似性,其分形维数D呈现上升→突降→最大值→下降的特征。     

岩石峰后应力应变特性的加卸载试验研究

为了研究隧道开挖过程中围岩在加卸载条件下的应力应变特性,采用TAW-2000微机控制岩石伺服压力试验机对辉绿岩进行了三轴加载和卸围压试验,通过分析岩石强度、体积变形在试验全过程中的变化规律及其与围压的关系,研究岩石的力学特性、变形特性及其破坏机理.结果表明,在卸载试验条件下,岩石在屈服破坏后,同样具有应变软化特性和破裂...     

高温作用后砂岩巴西劈裂声发射特征试验

为了研究温度对砂岩力学性质的影响规律，对25～500℃区间内5种温度水平下的红色砂岩开展巴西劈裂试验。结果表明：根据抗拉强度变化情况将温度划分为3个区间（25～200、200～400、400～500℃），高温处理后的红色砂岩抗拉强度受温度影响而发生劣化，抗拉强度随着温度升高先缓慢减小而后下降速度加快，200℃是砂岩阈值温度；砂岩的劈裂破坏模式也由单一主裂纹破坏变为主裂纹和伴生裂纹破坏；声发射特征表现出较为显著的阶段性特征，大致经历声发射活跃期、微弱期、平静期。温度导致岩石内部矿物成分、晶体间隔、晶间水状态和结合离子键发生改变，是导致岩石发生热损伤的重要因素。     

不同围压梯度下砂岩力学及声发射特性研究

分别对砂岩试样施加不同围压，在不同围压梯度下，施加轴向荷载，探究应力-应变的变化及声发射产生数量规律；基于离散元理论，采用二维颗粒流PFC2D软件，建立不同围压下砂岩岩石模型，结合试验数据，研究不同围压梯度下砂岩力学特性及声发射事件的产生。结果表明：随着围压的不断增大，砂岩的破坏应力逐渐增大，达到破坏后产生的微裂缝也逐渐增多。     

薄层灰岩弯曲变形力学特性试验研究

在岩土工程相关工程建设过程中,常遇到层状岩体稳定问题。鉴于层状岩体在实际工程中经常发生弯折破坏,尤其是薄层岩体,其抗弯性能受岩层厚度的影响最为明显。文中以层理近于水平状的薄层灰岩为研究对象,获取其受弯条件下的力学特性,总结弯曲变形裂纹扩展规律,分析弯曲破坏过程声发射信号变化特点。结果表明,薄层灰岩弯曲受力时试件内部弯曲应力呈线性分布,裂纹起裂点大多始于试件底部中心受拉区域,其扩展路径取决于岩块强度和层面抗剪强度相对大小关系,声发射振铃计数与岩样加载过程的对应关系反映了岩石应力集中破坏的过程,岩石破坏伴随着声发射能量加速释放现象。     

基于声发射监测技术的非水反应高聚物受压损伤模型研究

为探究非水反应高聚物在上覆荷载作用下的抗压性能，对非水反应高聚物进行单轴抗压强度试验，探讨不同密度高聚物的破坏特征和强度，获得材料在压缩过程中的应力-应变曲线，通过声发射进一步了解高聚物破坏时的内部特征，得到表征高聚物损伤演化过程的声发射累计振铃次数曲线和损伤定位图。结果表明： 1）非水反应高聚物压缩过程的声发射响应分为上升期、平静期和剧烈波动期3个阶段； 2）高聚物密度越大，3个阶段的特征越明显，累计振铃次数越小； 3）声发射监测破坏位置与数量和试件实际受压破坏吻合较好，因此，声发射技术可以较为精准地监测非水反应高聚物的受压破坏。最后，基于Weibull分布提出非水反应高聚物损伤模型，通过与试验结果对比表明，建立的损伤模型可以较好地反映非水反应高聚物抗压损伤演化过程。     

基于声发射监测的路堤相似模拟破坏过程分形特征研究

路堤边坡的变形甚至破坏是山区公路建设和运营过程中面临的严峻问题,若能在路堤边坡破坏前进行方便、准确的预测和预报,则可以有效避免人员伤亡与财产损失。引入声发射技术进行路堤边坡稳定性监测,进行室内相似模拟试验,分析讨论了不同波导杆杆径与碎石粒径条件下的声发射特征,提出了将声发射分形维数大幅度下降作为路堤边坡破坏的前兆特征,从而为预测、预报路堤边坡破坏提供了一种监测分析手段。     

钢纤维混凝土疲劳及AE特性试验研究

通过对粗骨料混凝土试件施加周期循环荷载前后的两次静载强度试验和声发射检测,得到试件两次静载强度试验的应力—应变全过程曲线和声发射信号,分析其变形、破坏以及声发射特征,得出试件的强度、变形及声发射特征的变化规律。     

兰渝铁路两水隧道高地应力软岩大变形控制技术

兰渝铁路两水隧道地质条件极为复杂,洞身围岩为千枚岩及炭质千枚岩,属极软岩,受高地应力影响,施工时发生了挤压性大变形,变形和破坏极为严重。以现场测试和理论分析为手段,结合隧道变形特征,探索和研究了适合两水隧道的软岩变形控制技术,并得出以下结论:1)软岩隧道的变形特性及稳定性(塑性区)取决于地应力、围岩的力学特性、开挖断面等,且与围岩的支护条件密切相关;2)通过采用加大预留变形量、加大支护刚度、多重支护,优化施工方法、适时施作二次衬砌等手段有效地控制了大变形,较好地解决了两水隧道高地应力软岩施工问题。在此基础上,提出了软岩隧道大变形分级标准及其对应的支护参数。     

宜昌伍家岗长江大桥隧道锚设计与研究

宜昌伍家岗长江大桥为(290+1160+402)m双塔简支钢箱梁悬索桥,江北侧为国内千米级悬索桥首次在软岩上修建隧道锚。通过地质钻孔、室内试验、斜硐勘探、原位试验等多种方式研究确定合理的岩体力学参数进行隧道锚设计。隧道锚轴线长90 m,其中锚塞体段长45 m,倾斜角度为40°;前锚面尺寸为9.04 m×11.44 m,后锚面尺寸为16 m×20 m。通过室内模型试验和现场缩尺模型试验,结合数值模拟分析掌握隧道锚与围岩的破坏变形模式和流变特征,确定隧道锚的承载力为8P,保证了结构的安全稳定。     

特殊隧道围岩的分级方法探讨

为探讨黄土、膨胀土、断层破碎带等特殊隧道围岩的分级方法,通过对目前国内外的研究进行总结,得到能反应特殊隧道围岩的特性的指标,采取不同的指标组合进行综合研究对其进行分级。研究认为：黄土可按地质年代、天然含水量、干密度进行分级;膨胀土可按塑性指数、自由膨胀率、标准吸湿含水率进行分级;断层破碎带可按地质力学特性进行分级。     

钢绞线拉伸过程中的声发射特征及其损伤演化模型

针对常规的无损检测方法不能够动态跟踪钢绞线的损伤演化过程,提出了采用声发射技术来监测钢绞线的损伤演化。利用钢绞线的拉伸试验,对其损伤全过程进行了声发射监测,得到了钢绞线拉伸损伤全过程的声发射特征信号:钢绞线在断裂之前,声发射特征参数并不明显,在接近断裂时,声发射信号迅速增大,并在屈服点附近出现一个大的突发信号。通过声发射机理分析,发现声发射累积能量可作为钢绞线损伤的特征参量,能动态分析钢绞线损伤演化过程和规律,较容易判断断丝的根数和发生的时刻。利用声发射累积能量的相对变化来定义钢绞线损伤因子,推导了用声发射特征参数表示钢绞线损伤演化方程,此方程可用威布尔累积分布函数来描述,并对其正确性与合理性给予了验证与分析。     

原位扩建隧道围岩变形及力学特性研究

隧道原位扩建需要将原有结构拆除后再进行隧道扩挖,形成大断面隧道.从原隧道的开挖形成小断面隧道到拆除原有结构再扩挖成大断面隧道,围岩经过多次扰动后,经受的应力状态错综复杂.以大帽山隧道原位扩建为例,介绍采用数值模拟手段建立新建4车道和原位扩建4车道隧道的力学计算模型,得出原位扩建隧道的围岩变形及力学特性,为该隧道的支护结...     

不同加载速率下花岗岩和砂岩声发射特征研究

通过单轴压缩试验,研究了花岗岩和砂岩在不同加载速度（0.05、0.10、0.15 mm/min）时的应力发展规律、强度变化特征以及声发射时空变化特征。结果表明：随加载速度的提高,花岗岩和砂岩的应力-时间曲线发展特征均明显发生改变,从0.05 mm/min增加到0.10 mm/min时,岩石应力变化幅度较大。花岗岩的单轴抗压强度随着加载速度的提升先是快速增大后基本不变;砂岩的单轴抗压强度是随着加载速度的提升逐渐减小的。花岗岩的振铃计数随着加载速度的提高总体上是减小的,而砂岩的振铃计数随加载速度的提高是在减小的。累计振铃计数特征表现为花岗岩随加载速度是先增加后减小,砂岩是逐渐增大的,并且在0.15 mm/min时砂岩的累计振铃计数大于花岗岩。累计能量是随着加载速度提高而减小,砂岩的累计能量大于花岗岩。花岗岩的声发射事件数水平是随着加载速度提高在破坏前先减小,破坏时变化较小,频度在全过程是逐渐减小;砂岩的声发射事件数水平在破坏前是逐渐增大,破坏时则变化不大,频度在全过程是逐渐减小。     

单轴压缩下溶隙灰岩声发射RA-AF特征及破裂模式研究

灰岩溶隙随其发育阶段呈现不同形状,溶隙形状将影响受力作用下的灰岩裂纹演化机制。利用单轴压缩试验下声学特征(RA-AF)对"裂隙"、"椭圆孔"、"类蘑菇孔"和"类哑铃孔"等4类溶隙形状的灰岩微裂纹演化机制进行了研究。根据单轴压缩试验的声学特征、力学特征,将声发射演化过程分为初始非线性段(Ⅰ)、类线性段(Ⅱ)、非线性阶梯状幂律段(Ⅲ)和峰值活跃段(Ⅳ)等4个阶段,通过分析RA-AF演化特征,以及基于二维高斯混合模型(GMM)的RA-AF值聚类分析,获得不同阶段的演化规律。研究结果表明:完整灰岩和溶隙灰岩随着加载的进行,RA和AF值均表现出明显的原点集中性;完整灰岩和"椭圆孔"灰岩的破坏模式以拉裂为主,"裂隙"灰岩是以剪切为主的拉剪混合破坏,"类蘑菇孔"灰岩是以拉裂为主的拉剪混合破坏,"类哑铃孔"灰岩则是先剪后拉的拉剪混合破坏;溶隙形状对微裂纹的形成产生较大影响,"裂隙"灰岩表现出极强的剪切性质;"椭圆孔"的剪切性质减弱,拉裂性质增强;"类蘑菇孔"的破坏受溶隙上下部的"菌伞"和"菌柄"控制,控制次序是先下后上;"类哑铃孔"则先由"菌伞"控制,再由整个溶隙孔控制,并且第Ⅲ阶段"菌基"出现抑制效应,这种抑制效应能够明显延长岩样的寿命。     

连拱隧道穿越大型溶槽动态施工力学分析

在岩溶地区隧道建设中,经常遇到溶槽、溶管、溶洞等岩溶地质问题.目前对隧道穿越溶槽时围岩的变形特征及其稳定性研究较少.结合岩溶地区某连拱隧道穿越大型溶槽的施工过程开展岩石力学试验和隧道动态施工力学三维模拟,对连拱隧道围岩位移、应力、塑性区特征进行分析和评价,为岩溶地区连拱隧道围岩稳定性分析和溶槽处治方案设计提供依据.