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基于波导杆监测边坡破坏的声发射特性模拟试验研究
| 论文题名： | 基于波导杆监测边坡破坏的声发射特性模拟试验研究 |
| 关键词： | 边坡破坏;声发射特性;模拟试验;水泥砂浆;波导杆试件;边坡监测 |
| 摘要： | 边坡失稳滑塌已成为山区道路交通、矿山、水电等领域的一大安全隐患。边坡失稳滑塌的产生并非发生在瞬间时间段内，而是经过一定时期不稳定性因素的积累，在这期间就开始有微裂隙的产生，而微观破坏是伴随着相关的变形增量并且有微弱的弹性波的发射，这就使得声发射捕捉边坡破坏早期的信号成为了可能。本文研究声发射结合波导杆监测边坡滑移面破坏，选取水泥砂浆浇筑波导杆试件来模拟边坡监测孔中的波导杆和耦合材料，采用试验研究、理论分析及数值分析相结合的方法，得到以下结论： (1)三点弯曲试验中试件的破坏裂纹类型主要是：裂纹从底部向上不规则扩展；剪切试验中试件的破坏裂纹主要沿着两个剪切面发展，少数试件的裂纹呈“八字”型。 (2)剪切破坏前，当出现声发射事件率突增后又骤降时，表明此时耦合材料处于弹性阶段，还未有裂纹出现，可作为预测破坏可能发生的判据；三点弯曲破坏前，往往声发射事件率急剧增大之后并未骤降，此时试件还未有裂隙产生，接着声发射事件率高高低低一直变化，可将事件率突增后未骤降的现象作为预测边坡弯曲破坏的基础依据。剪切和三点弯曲破坏过程中的能率、振铃计数率变化规律与之相对应的事件率的变化规律相似。 (3)水泥砂浆浇筑波导杆试件剪切实验声发射的幅值、振铃计数、能量序列在时域上具有分形特征；三点弯曲实验的声发射能量序列在时域上不具有明显的分形特征，而声发射幅值和振铃计数具有分形特征。通过对剪切试验和三点弯曲试验的声发射幅值、振铃计数、能量的关联维数时序特征分析，得出试件拉剪破坏过程中的关联维数规律都有各自不同地方，总体来讲可以把关联维数的增大作为试件开始产生裂纹的基础依据。 (4)声发射∑N/∑E值在试件剪切破坏的稳定加载阶段有下降现象，进入弹性阶段后缓慢增加；在三点弯曲破坏实验中，声发射∑N/∑E值在弹性阶段突降，之后平缓变化。但是声发射∑N/∑E值的下降都可以作为试件发生剪切或弯曲破坏的依据。 (5)介绍了PFC2D中微裂纹的定义，通过对数值模拟结果的观察，描述了水泥砂浆浇筑波导杆试件的破坏形态。加载初期，颗粒之间粘结断裂，因此有较少损伤裂纹的产生，随后荷载不断增大，微裂隙逐渐扩展，其生成的数目越来越多，最终在模型中形成了连续贯通的宏观裂纹,这与试验过程中裂纹的扩展规律是相吻合的。 |
| 作者： | 李刚 |
| 专业： | 矿业工程 |
| 导师： | 赵奎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江西理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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