动静载荷下含层理加锚岩石声发射特性研究

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1、密级：公开中图分类号：TD459硕士学位论文动静载荷下含层理加锚岩石声发射特性研究研究生：李玉导师：赵伏军教授学科：矿业工程研究方向：岩石力学与岩层控制2018年06月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterStudyontheAcousticEmissionCharacteristicsofBeddingandAnchoredRocksunderImpactLoadingandStaticLoadingCandidate：LiYuSupervisorandRank：Prof.ZhaoFujun动静载荷下含层理加锚岩石声发

2、射特性研究学位类型学术型学位作者姓名李玉作者学号15010101009学科（专业学位类别）矿业工程研究方向（专业领域）岩石力学与岩层控制导师姓名及职称赵伏军教授实践导师姓名及职称学院名称资源环境与安全工程学院论文提交日期2018年6月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使

3、用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要自然界中岩体由于节理裂隙的存在多为非均质岩体，导致其宏观力学性能大大降低，给支护工程的设计提出了很大的挑战。随着岩体工程开采深度的增加，加锚岩体受到来自地应力、构造应力等高静应力作用同时，也受到岩体工程开挖过程

4、中爆破冲击波和钻机震动等强扰动的影响，导致锚固工程施工难度增大，从而影响工程的进度和安全。本文在国家自然科学基金（No.51474103）的资助下，运用理论分析和试验研究的方法，系统开展了动、静载荷作用下含层理加锚岩石破坏声发射特征及其损伤演化规律研究工作。主要内容及结论如下：（1）基于岩石断裂力学和声发射理论，分析了动静载荷作用下岩石裂纹扩展与声发射特征之间的关系。得到声发射总数与弹性模量、泊松比、强度、裂纹初始长度及材料的脆性程度等参数有关；以及冲击载荷下含裂隙岩石破碎所释放的声发射能量与岩石弹性模量、内摩擦角、裂隙长度、裂隙间间距以及裂隙倾角等参数

5、有关，且声发射能量随裂隙倾角的增加先逐渐增大后减小，随弹性模量的增大而减小。（2）利用RMT-150C岩石力学试验系统和声发射采集系统，开展了单轴压缩下含层理加锚岩石声发射试验，分析了层理倾角和加锚对岩石力学特性及声发射特征的影响。结果表明：含层理加锚岩石抗压强度和弹性模量表现出层理效应，且加锚能提高岩石强度；不同层理倾角无锚与加锚岩石声发射特征曲线与应力-应变曲线具有很好的一致性，运用声发射技术能很好地监测岩石破坏过程。（3）利用SHPB装置和和声发射采集系统，开展了冲击载荷作用下含层理加锚岩石声发射试验，分析了不同应变率下含层理加锚岩石力学特性和声发

6、射特征。结果表明：含层理加锚岩石动态强度随应变率的增加而增强，随入射能的增加，含层理加锚岩石的吸收能和破碎耗能密度逐渐增加；冲击载荷下含层理加锚岩石声发射特征可分为能量积聚和能量释放2个阶段，声发射峰值能量和振铃计数随应变率的增加而减小，加锚岩石声发射累积能量和振铃计数大于无锚岩石，且层理倾角为90°加锚岩石声发射活动水平更剧烈。（4）建立了基于声发射累积振铃计数单轴压缩含层理加锚岩石损伤模型和Weibull分布的动态损伤本构模型，得出了含层理加锚岩石的损伤演化曲线和方程，能很好地表征含层理加锚岩石受载内部裂纹萌生和扩展的演化规律；层理倾角为90°加锚岩

7、石产生损伤的时的应变比层理倾角为0°小，且最大损伤度要大；无锚情况下岩石产生损伤的时的应变最小，楠竹加锚岩石次之，钢丝加锚岩石最大，相应最大损伤度依次减小。关键词：加锚岩石；层理；单轴载荷；冲击载荷；声发射iiiABSTRACTDuetothepresenceofjointfissuresinthenaturalworld,therockmassismostlyheterogeneous,leadingtogreatlyreducedmacroscopicmechanicalproperties,whichposesagreatchallengetoth

8、edesignofsupportprojects.Withtheincrease