具有軸向靜荷載紅砂巖中應力波傳播特性試驗研究.pdf

1、本文選用完整性和均質性較好的贛州安遠紅砂巖為試驗材料，采用江西理工大學動靜組合加載試驗裝置，在不同軸向應力作用下，分別對長徑比較大的砂巖試件做了沖擊試驗，旨在探討加載和卸載條件下砂巖中應力波傳播特性。本文研究了軸向靜載荷對紅砂巖中應力波傳播特性的影響，分別進行了紅砂巖加載和卸載工況下應力波波速以及幅值的變化進行探討。
　　本研究主要內容包括：⑴結合應力波理論，假定入射波為諧波，引入了應力波幅值在時間、距離上的衰減規(guī)律方程，表明幅值

2、在時間和距離上均為指數衰減。利用動靜組合加載裝置，分別進行了13級軸壓下加載和卸載沖擊試驗，測得試驗波形圖。⑵隨軸向靜應力增加，紅砂巖中縱波波速值呈現“急劇增加-平緩發(fā)展-快速減小”的趨勢。分析認為這主要是由于不同軸向靜應力導致巖石內部的微裂紋的閉合及擴展的程度不同引起的；應力值與單軸抗壓強度之比σs/σsp小于30%時，孔隙度隨應力的增加而減小。當30%≤σs/σsp≤55%時，孔隙度變化不大，分析認為是部分孔隙的閉合和另外部分裂隙的

3、萌生和擴展相抵消。當σs/σsp＞55%時，巖石的孔隙度（或損傷）隨靜應力的增加而快速增加，擬合加載時縱波波速V與σ近似二次函數關系。卸載時，縱波波速經歷了“緩慢減小(A2-B2)→平穩(wěn)發(fā)展(B2-C2)→緩慢減小(C2-D21)→快速減小(D21-D22)”四個階段，V與σ近似一階指數函數關系。比較而言，卸載波速變化“路徑”相對加載過程明顯變短，可見不同加載路徑對紅砂巖中縱波波速變化影響較大。⑶根據數據擬合發(fā)現，加、卸載過程幅值在時間

4、、距離上變化均為指數衰減，但是，不同加載路徑，軸向應力對幅值衰減的影響程度不同。研究表明，加、卸載時，β(包括βt、βx)與軸壓σ均呈一階指數函數關系，由于加載路徑不同影響了紅砂巖內部空隙張閉，不同條件下的β隨σ的衰減程度不同。衰減系數α(包括αt和αx)，加載條件下，幅值在時間、距離上的衰減系數αt與σ間呈二次函數關系；卸載條件下，幅值在時間、距離上的衰減系數αx與σ間呈三次函數關系。⑷加、卸載試驗過程中，探究了幅值衰減量△A隨軸壓的