岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (3): 659-668.doi: 10.16285/j.rsm.2021.1335
郑文红1,施天威1,潘一山2,罗浩2,吕祥锋3
ZHENG Wen-hong1, SHI Tian-wei1, PAN Yi-shan2, LUO Hao2, LÜ Xiang-feng3
摘要: 水是诱发矿井灾害的主要因素之一,研究水?岩相互作用下的岩石破坏电荷信号,可丰富矿井水引起灾害的监测方法。为研究含水率对岩石破坏电荷感应信号的影响规律,基于损伤理论推导了岩石损伤破坏力?电耦合模型,得到了感应电荷量与岩石力损伤和水损伤的理论关系。利用自主研制的电荷感应信号数据采集系统,对不同含水率条件下的岩石试样进行了单轴压缩电荷感应信号监测试验,分析了水对岩石力学性质和岩石破坏过程中各阶段电荷感应信号的影响规律,并对含水率影响感应电荷产生的机制进行了讨论。结果表明:岩石变形破坏过程中的电荷感应信号与岩石的损伤程度有关,累积感应电荷量与感应电荷总量的比值可以表示岩石在水和力作用下的损伤量,且含水率越高,试样越易在较低的应力下产生大量的电荷感应信号。不同含水率岩石的宏观破坏特征明显不同,随着含水率升高,岩石的抗压强度降低,裂隙发育,岩石破坏形式由单剪式破坏向张拉和剪切混合破坏转变。电荷感应信号分布形态上,含水率的升高使得高幅值电荷簇数增加,并向弹性阶段发展,且高幅值电荷感应信号主要分布在弹性阶段后期和塑性阶段。感应电荷量上,随着含水率的升高,弹性阶段的感应电荷释放量占比逐渐增大,塑性阶段占比逐渐减小,两阶段的感应电荷量之和占试样变形破坏过程中产生感应电荷总量的90%以上。水通过弱化岩石颗粒和渗透压作用,使岩石在较低应力下产生或扩展裂隙,感应电荷信号更丰富。
中图分类号: TU451| [1] | 王江锋, 吴涵兵, 赵顺利, 杜春雪, 张淼, . 考虑压密变形的某输水隧洞红砂岩加卸载力学演化特征[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 121-130. |
| [2] | 张宪成, 池宝涛, 于先泽, 郭前建, 袁伟, 张耀明, . 面向近场有限元法的非结构网格划分及其断裂损伤分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 467-476. |
| [3] | 王勇, 顾凯, 张博, 姜霖, 施斌, . 基于分布式温度测试和重建的浅表土体含水率反演[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 531-540. |
| [4] | 张胜, 柏巍, 徐鼎平, 郑虹, 江权, 李志伟, 向天兵, . 循环荷载作用下砂岩损伤演化的声发射与电阻率监测及理论研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 53-66. |
| [5] | 张春瑞, 纪洪广, 付桢, 张月征, 宋宇, 田竹华, 范文博, . 白云石对粉砂岩物理力学性质影响研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2661-2675. |
| [6] | 江文豪, 王浩, 廖光志, 陈滨华, . 时变降雨场景下双层非饱和土中水分一维瞬态渗流解析解[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2721-2737. |
| [7] | 屈俊童, 时启壮, 郭颖杰, 张 翔, 刘 熠, 蒋德阳. 冻融循环作用下冰碛土力学特性及损伤机制研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2859-2872. |
| [8] | 李新明, 何永飞, 谈云志, 任克彬, 张先伟, 尹松, . 不同含水率下石灰−偏高岭土改良遗址土宏微观特性的冻融循环效应[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2894-2906. |
| [9] | 董源, 胡英国, 刘美山, 李庚泉, 马晨阳. 均质岩石高边坡开挖爆破累积损伤的演化机制研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2929-2942. |
| [10] | 孙闯, 蒲云波, 敖云鹤, 陶琦, . 冻融饱水裂隙砂岩力学特性及细观破裂演化特征研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2339-2352. |
| [11] | 王炳文, 刘臣毅, 康明超, 李乾龙, 杨雷, 周森林, 钱垒. 考虑T 应力的非闭合裂隙岩体损伤机制及裂纹扩展研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2409-2420. |
| [12] | 张海燕, 胡新丽, 刘欣宇, 李亚博. 含水率和剪切速率对黏性滑带土剪切行为及损伤演化的影响研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2471-2482. |
| [13] | 杨爱武, 程姝晓, 梁振振, 华谦谦, 杨少朋. 高含水率吹填土大变形固结与流变叠加效应研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 1977-1987. |
| [14] | 张亮亮, 程桦, 姚直书, 王晓健, . 常规三轴压缩条件下岩石蠕变破坏时间预测模型[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2011-2022. |
| [15] | 雷舒羽, 曹净, 刘海明, 张兴文, 张柠锐. 工程碱性环境中泥炭土体结构性损伤试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2135-2146. |
|
||