›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (11): 3117-3122.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于核磁共振技术的大理岩三轴压缩损伤规律研究

周科平,胡振襄,高 峰,王明球,杨 泽   

  1. 中南大学 资源与安全工程学院,长沙 410083
  • 收稿日期:2014-06-03 出版日期:2014-11-11 发布日期:2014-12-10
  • 作者简介:周科平,男,1964年生,博士,教授,博士生导师,主要从事矿山岩石力学方面的教学和科研。
  • 基金资助:
    十二五国家科技支撑计划课题(No. 2013BAB02B05);国家自然科学基金面上项目(No. 51274253);国家自然科学基金(青年基金)资助项目(No. 51204205)。

Study of marble damage laws under triaxial compression condition based on nuclear magnetic resonance technique

ZHOU Ke-ping, HU Zhen-xiang, GAO Feng, WANG Ming-qiu, YANG Ze   

  1. School of Resources and Safety Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)
  • Received:2014-06-03 Online:2014-11-11 Published:2014-12-10

摘要: 岩样为大理岩,进行了围压20 MPa、不同轴压的常规三轴压缩试验和核磁共振测试试验,测得大理岩在三轴压缩后的应力-应变曲线、弛豫时间T2谱分布和孔隙度,建立了孔隙度与损伤度之间的函数关系。结果表明,(1)孔隙度和轴压比的拟合函数显示,随着轴压的增加,大理岩孔隙度呈指数增长;轴压比小于70%时,大理岩产生弹性变形,孔隙度增长较小,轴压比处于70%~90%阶段时,大理岩以塑性变形为主,孔隙度明显增大,轴压比大于90%时,大理岩产生强烈扩容,孔隙度成倍增长;(2)大理岩内部裂隙数量和裂纹开度均随着轴压的增大而不断增大;(3)损伤度与孔隙度或轴压比的函数关系表明,随着轴压比的增大,大理岩的损伤度不断增大,相同外荷载产生的有效应力也不断增大。

关键词: 核磁共振, T2谱分布, 岩石孔隙度, 损伤度, 轴压比

Abstract: Taking the marble as the specimens, conventional triaxial compression tests under 20 MPa confining pressure and different axial compressions are first conducted. Then the nuclear magnetic resonance (NMR) tests are conducted on the loaded specimens. The stress-strain curves, crosswise relaxation time T2 distribution and rock porosity are obtained. The function about damage degree and porosity is established. The results show that: (1) The fitted function about porosity and axial compression ratio indicates that porosity of marble increases exponentially with the increase of axial compression. When the axial compression ratio is below 70%, specimens perform elastic deformation and the increase of porosity is small. When the axial compression ratio is above 70% and below 90%, the specimens perform plastic deformation and the porosity of specimens increases significantly. When the axial compression ratio is above 90%, the dilatancy of specimens increases sharply and the porosity of specimens multiplies. (2) The number and size of microcracks in specimens increase with the increase of axial compression. (3) The function about damage degree and axial compression ratio indicates that as the axial compression ratio increases, the damage degree of marble grows, and the effective stress of external loads also grows.

Key words: nuclear magnetic resonance(NMR), T2 spectrum distribution, rock porosity, damage degree, axial compression ratio

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