楔刀作用下岩石微观劣化的试验研究.pdf

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1、第33卷第5期岩土力学V_01-33NO．52012年5月RockandSoilMechanicsMav2012文章编号I1000-7598(2012)05—1333-08楔刀作用下岩石微观劣化的试验研究莫振泽，李海波，周青春，邹飞，朱小明，王长柏1,2郝亚飞(1．中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，武汉430071；2．安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南232001)摘要：通过改装RMT一150C系统，使用不同刃角的楔形刀具对花岗岩进行贯切试验，利用DISP声发射测试系统进行声发射的定位特征分析，研究岩石在楔形刀具作用下损伤

2、劣化破坏的全过程。试验结果表明：声发射试验是一种研究TBM滚刀破岩微观机制的有效方法，脆性岩石材料的破坏过程是内部微裂纹的萌生和扩展过程的宏观反映；在楔刃刀具匀速贯入时，声发射信号随着荷载的变化呈一定对应趋势的变化，荷载一贯入度曲线能反映试件内的损伤历程；声发射2D定位结果显示，在岩石破碎区的密实核下方存在“损伤核”，它由微震裂源增生丛聚分布形成，核内劣化程度高，是孕育密实核的场所，为TBM滚刀作用下岩石的宏观破裂现象提供了解释和依据；楔刀跃进式的挤压贯切岩板试件，钝刃刀具产生“球状”损伤核，尖刃刀具产生“水滴状”损伤核，钝刃刀具贯切试件产生更深的

3、贯入度和更宽的损伤核，致使试件中不仅破碎深度大，而且破损范围广，破岩效果优于尖刃刀具。关键词：隧道掘进机；滚刀；破岩；声发射；损伤核中图分类号：Tu452文献标识码：AExperimentalstudyofrockmicroscopicdeteriorationunderwedgecutterMOZhen．ze，LIHai—bo，ZHOUQing—chun，ZOUFei，ZHUXiao．ming，WANGChang．bo一，HAOYa．fei(1．StateKeyLaboratoryofGeomechanicsandGeotechnicalEngi

4、neering，InstituteofRockandSoilMechanics，ChineseAcademyofSciences，Wuhan430071，China；2．SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan，Anhui232001，China)Abstract：PenetratinggranitespecimenswithdifferentwedgecuRersbychangedRMT一150Csystemwhich

5、isspeciallyproducedforindentation，andusingDISPacousticemissionlocationsystemtoresearchrockdamageandphysicaldeterioration．Acousticemissiontestisanefectivemethodtostudythemicroscopicmechanismofrockfragmentationbytunnelboringmachine(TBM)cutters．Testingresultsshowthat：rockbreaking

6、iSthemacro．phenomenonofinternalmicrocrack’Sinitiationanddevelopment．ThereiSarealisticcorrespondingtrendofloadvalueandAEsignalswhenwedgecuRerspenetratespecimensatauniformvelocity．Load—penetrationcurvecoulddemonstratetheprocessofspecimendamage．Acousticemissionplanelocationresult

7、sshowthat：thereisadamagecoreunderthedensebrokencore，whichisclusteredbymicro-seismiclocationsandisseriouslydeteriorated．Damagecoreplaysasignificantroletoproducethenextdensebrokencore．Experimentalresultsprovideanexplanationforthemacro-phenomenonofrockbreakingunderTBMcurer．Bluntc

8、urer’Sindentationproducesadamagecoreofsphericalshapewhileshar