三维静载对红砂岩中应力波频散及能量特性研究

论文摘要

岩石（体）由于所处深度不同,导致其应力分布也不同,随着埋深增加,岩石（体）的“三高”特性越发明显。目前,经大量学者努力,三维静载作用下岩石（体）的动态力学特性已取得丰厚的成果,但对三维静载作用下岩石（体）中应力波传播规律却鲜有研究。因此,考虑初始三维静载作用下岩石中应力波传播衰减特性具有非常重要的理论价值。本文选用赣州红砂岩为研究对象,基于动静组合加载实验装置,分别对红砂岩试件进行具有不同三维静应力工况下的应力波传播实验,从应力波频谱、主频及能量等角度探讨了红砂岩应力波传播衰减规律。主要结论有以下几点:（1）无论在定围压变轴压还是定轴压变围压工况下,入射波、反射波的频谱曲线均成抛物状,即“随着频率增加,相应频率的幅值先增大后减小,最后趋于零”,透射波频谱曲线随静载变化而变化,均由抛物状变为类似双曲状;就频谱变化幅度而言,定围压变轴压实验组频谱变化幅度较定轴压变围压实验组大。此外,还发现虽静载不同,但各频谱主要频率分布范围大致相同,均处于0 kHz3kHz之间。（2）由于两种工况下静载大小设置不一致,导致岩石内部孔隙变形也不一样,所以主频变化规律也不一致。定围压变轴压工况下,随着轴压增大,入射波及透射波主频均呈先增大后减小的趋势,而反射波主频则相反;定轴压变围压工况下,随着围压增大,入射波主频无明显变化,透射波主频逐渐增大。（3）同一围压工况下,随着轴压增大,透射能系数先逐渐增大,当轴压达到该围压条件下三轴抗压强度的60%80%,透射能系数开始减小。同一轴压工况下,随着围压增大,透射能系数均逐渐增大。此外,当轴压小于试件三轴抗压强度的60%时,岩石试件耗散能逐渐增大,增速越来越缓;当轴压大于岩石三轴抗压强度的60%80%时,岩石试件耗散能不再增大,并有减小的趋势。（4）无论何种静载工况,试件长径比对应力波传播过程透射波主频及能量变化规律均有影响。主要表现为:随着长径比增大,透射波主频逐渐减小,岩石试件的透射能也均逐渐减小,而耗散能则呈“增大-稳定不变-减小”趋势。

论文目录

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 岩体应力波传播特性研究

1.2.2 岩体应力波频散及能量特性研究

1.2.3 尺寸效应对岩石动态力学特性影响

1.3 研究内容

1.4 技术路线

第二章三维静载工况下应力波传播实验

2.1 引言

2.2 岩石试件

2.2.1 岩石试件制备

2.2.2 岩石基本参数测定

2.3 实验装置及实验方法

2.3.1 实验装置

2.3.2 实验方法

2.4 实验结果

2.4.1 实验数据选择

2.4.2 结果分析

第三章三维静载下红砂岩中应力波频域特性

3.1 引言

3.2 快速傅立叶变换

3.3 三维静载下红砂岩中应力波频谱特性

3.3.1 定围压变轴压时红砂岩应力波频谱

3.3.2 定轴压变围压时红砂岩应力波频谱

3.3.3 定围压变轴压时红砂岩应力波主频

3.3.4 定轴压变围压时红砂岩应力波主频

3.4 两种不同系列工况下频域特性对比分析

3.5 本章结论

第四章三维静载下红砂岩中应力波能量特性

4.1 引言

4.2 三维静载下红砂岩中应力波总能量变化规律

4.2.1 应力波总能量分析方法

4.2.2 定围压变轴压时红砂岩应力波总能量变化

4.2.3 定轴压变围压时红砂岩应力波总能量变化

4.3 三维静载下红砂岩中应力波频带能量变化规律

4.3.1 频带能量分析方法

4.3.2 定围压变轴压时红砂岩应力波频带能量

4.3.3 定轴压变围压时红砂岩应力波频带能量

4.4 本章结论

第五章三维静载下不同长径比红砂岩中应力波频域特性

5.1 引言

5.2 岩石尺寸对应力波传播影响理论分析

5.3 三维静载下不同长径比红砂岩中应力波主频

5.4 三维静载下不同长径比红砂岩中应力波总能量变化

5.5 本章小结

第六章结论与展望

6.1 结论

6.2 研究展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间的研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 梁晨

导师: 金解放

关键词: 应力波传播,三维静载,长径比,主频,能量耗散

来源: 江西理工大学

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: 江西理工大学

分类号: TU45

总页数: 82

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