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核磁共振_應用研究_基于核磁共振技術(shù)的大理巖 三軸壓縮損傷規(guī)律研究
更新時間:2017-03-15   點擊次數(shù):2494次

應用背景


巖石的三軸抗壓特性是巖石力學研究中的重要課題之一,巖石受荷破壞的過程,實質(zhì)就是內(nèi)部裂隙產(chǎn)生、擴展和貫通的過程,因此,研究巖石在三軸壓縮作用下內(nèi)部裂隙的損傷演化規(guī)律對于采礦、水利水電、隧洞及天然地基工程的理論計算和設(shè)計工作具有重要意義。

傳統(tǒng)的方法如:聲發(fā)射、電鏡和CT技術(shù)可研究巖石在三軸壓縮作用下的破壞機制,得到巖石在三軸壓縮作用下內(nèi)部裂紋的擴展規(guī)律,但是這些研究主要集中在巖石宏觀特性和力學參數(shù)等方面,而演示內(nèi)部細觀裂隙的變化對巖石的宏觀變形和力學參數(shù)變化起控制作用。核磁共振技術(shù)能夠在不損傷巖石的情況下測得弛豫時間T2譜曲線和孔隙度,為巖石的不同尺寸的裂隙損傷演化規(guī)律研究提供了一種可行的解決途徑。


下面簡單介紹核磁共振技術(shù)結(jié)合連續(xù)介質(zhì)損傷力學相關(guān)理論,通過核磁共振T2譜曲線來研究巖石內(nèi)部大小不同孔隙在三軸壓縮作用下的數(shù)量和裂隙開度的變化情況,將孔隙度和損傷度結(jié)合起來分析,建立了孔隙度、軸壓比與損傷度的函數(shù)關(guān)系,其結(jié)果可為大理巖三軸壓縮細觀損傷研究提供試驗數(shù)據(jù)。


弛豫時間T2譜分析

巖樣內(nèi)孔隙的數(shù)量和尺寸能夠通過T2譜曲線直觀的反映出。T2值的大小與孔隙尺寸成正相關(guān),T2值越大,尺寸越??;T2譜曲線譜面積與孔隙數(shù)量正相關(guān),譜面積越大,孔隙的數(shù)量就越多;單個譜峰面積和峰值與相應尺寸的孔隙數(shù)量正相關(guān)。

由隨著軸壓的增大,T2譜曲線整體向右擴展和移動,譜面積不斷增大,表明隨著軸壓的增大,大理巖內(nèi)部孔隙的裂紋開度不斷增大,數(shù)量不斷增多,損傷不斷加??;當軸壓比低于90%時,隨著軸壓的增大,T2譜T2積不斷增大且增幅越來越大,但向右擴展和移動的幅度較小,表明軸壓在低于三軸抗壓強度90%時,大理巖損傷的加劇主要是內(nèi)部孔隙數(shù)量的不斷增多引起;軸壓比由90%增大至100%,T2譜的面積急劇增大,且向右較大幅度擴展和移動,表明軸壓大于三軸抗壓強度90%時,大理巖損傷急劇增加直至破壞是由內(nèi)部裂隙數(shù)量和裂隙開度均急劇增大引起。另外,大開度裂隙的形
成也表明,臨近破壞時巖樣會形成一定寬度的剪切帶,裂紋沿某個方向定向擴展且形成局部變形,導致貫通裂隙的快速形成,而其他方向裂紋基本不再擴展。

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