›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (5): 1333-1340.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

楔刀作用下岩石微观劣化的试验研究

莫振泽1,李海波1,周青春1,邹 飞1,朱小明1,王长柏1, 2,郝亚飞1   

  1. 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
  • 收稿日期:2010-11-20 出版日期:2012-05-10 发布日期:2012-05-14
  • 作者简介:莫振泽,男,1983年生,博士,主要从事TBM滚刀破岩机制和破岩效率方面的研究工作
  • 基金资助:

    国家杰出青年基金(No.51025935);国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(No. 2010CB732001);国家科技支撑计划项目 (No. 2007BAF09B01);国家科技支撑计划项目(No. 2006BAB04A06)。

Experimental study of rock microscopic deterioration under wedge cutter

MO Zhen-ze1, LI Hai-bo1, ZHOU Qing-chun1, ZOU Fei1, ZHU Xiao-ming1, WANG Chang-bo1, 2, HAO Ya-fei1   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 2. School of Civil Engineering and Architecture, Anhui University of Science and Technology, Huainan, Anhui 232001, China
  • Received:2010-11-20 Online:2012-05-10 Published:2012-05-14

摘要: 通过改装RMT-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-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

Abstract: Penetrating granite specimens with different wedge cutters by changed RMT-150C system which is specially produced for indentation, and using DISP acoustic emission location system to research rock damage and physical deterioration. Acoustic emission test is an effective method to study the microscopic mechanism of rock fragmentation by tunnel boring machine (TBM) cutters. Testing results show that: rock breaking is the macro-phenomenon of internal microcrack’s initiation and development. There is a realistic corresponding trend of load value and AE signals when wedge cutters penetrate specimens at a uniform velocity. Load-penetration curve could demonstrate the process of specimen damage. Acoustic emission plane location results show that: there is a damage core under the dense broken core, which is clustered by micro-seismic locations and is seriously deteriorated. Damage core plays a significant role to produce the next dense broken core. Experimental results provide an explanation for the macro- phenomenon of rock breaking under TBM cutter. Blunt cutter’s indentation produces a damage core of spherical shape while sharp cutter’s water-drop shape. Blunt cutters are better than sharp cutters to break rock specimens because of deeper penetration and wider width of damage core.

Key words: tunnel boring machine, disc cutter, rock breaking, acoustic emission, damage core

中图分类号: 

  • TU 452
[1] 张艳博, 孙林, 姚旭龙, 梁鹏, 田宝柱, 刘祥鑫, . 花岗岩破裂过程声发射关键信号时 频特征试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 157-165.
[2] 郑坤, 孟庆山, 汪稔, 余克服, . 珊瑚骨架灰岩三轴压缩声发射特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 205-213.
[3] 楼烨, 张广清. 压裂液黏度对循环水力压裂影响的试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 109-118.
[4] 刘希灵, 刘周, 李夕兵, 韩梦思. 单轴压缩与劈裂荷载下灰岩声发射b值特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 267-274.
[5] 杨道学, 赵奎, 曾鹏, 卓毓龙, . 基于粒子群优化算法的未知波速声发射 定位数值模[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 494-502.
[6] 张国凯, 李海波, 王明洋, 李晓锋, . 基于声学测试和摄像技术的单裂隙岩石 裂纹扩展特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 63-72.
[7] 侯公羽, 荆浩勇, 梁金平, 张广东, 谭金鑫, 张永康, 杨希, . 不同卸荷速率下矩形巷道变形及 声发射特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3309-3318.
[8] 宋义敏, 邓琳琳, 吕祥锋, 许海亮, 赵泽鑫, . 岩石摩擦滑动变形演化及声发射特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2899-2906.
[9] 程爱平, 张玉山, 戴顺意, 董福松, 曾文旭, 李丹峰, . 单轴压缩胶结充填体声发射参数 时空演化规律及破裂预测[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2965-2974.
[10] 张传庆, 刘振江, 张春生, 周辉, 高阳, 侯靖, . 隐晶质玄武岩破裂演化及破坏特征试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2487-2496.
[11] 张艳博, 梁鹏, 孙林, 田宝柱, 姚旭龙, 刘祥鑫, . 单轴压缩下饱水花岗岩破裂过程声发射 频谱特征试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2497-2506.
[12] 武晋文, 冯子军, 梁栋, 鲍先凯, . 单轴应力下带钻孔花岗岩注入高温蒸汽 破坏特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2637-2644.
[13] 陈国庆, 唐 鹏, 李光明, 张广泽, 王 栋, . 岩桥直剪试验声发射频谱特征及主破裂前兆分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1649-1656.
[14] 苏国韶, 燕思周, 闫召富, 翟少彬, 燕柳斌, . 真三轴加载条件下岩爆过程的声发射演化特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1673-1682.
[15] 高青鹏, 曹 平, 王 飞, 王 柱. 压剪作用下多节理类岩试样力学性质及破坏判据[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1013-1022.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 刘 晓,唐辉明,刘 瑜. 基于集对分析和模糊马尔可夫链的滑坡变形预测新方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3399 -3405 .
[2] 胡大伟,周 辉,谢守益,张 凯,邵建富,冯夏庭. 大理岩破坏阶段Biot系数研究[J]. , 2009, 30(12): 3727 -3732 .
[3] 张春会,于永江,赵全胜. 非均匀煤岩渗流-应力弹塑性耦合数学模型及数值模拟[J]. , 2009, 30(9): 2837 -2842 .
[4] 师旭超,韩 阳. 卸荷作用下软黏土回弹吸水试验研究[J]. , 2010, 31(3): 732 -736 .
[5] 刘俊岩,刘 燕,王海平. 考虑空间协同效应的排桩斜撑支护体系分段拆撑法研究[J]. , 2010, 31(9): 2854 -2860 .
[6] 原喜忠,李 宁,赵秀云,杨银涛. 东北多年冻土地区地基承载力对气候变化敏感性分析[J]. , 2010, 31(10): 3265 -3272 .
[7] 卢 正,姚海林,程 平,吴万平. 非均布列车荷载作用下软土路基的振动分析[J]. , 2010, 31(10): 3286 -3294 .
[8] 白 冰,李小春,石 露,唐礼忠. 弹塑性应力-应变曲线的斜率恒等式及其验证和应用[J]. , 2010, 31(12): 3789 -3792 .
[9] 唐利民. 地基沉降预测模型的正则化算法[J]. , 2010, 31(12): 3945 -3948 .
[10] 李占海,朱万成,冯夏庭,李绍军,周 辉,陈炳瑞. 侧压力系数对马蹄形隧道损伤破坏的影响研究[J]. , 2010, 31(S2): 434 -441 .