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1、分类号密级Y 8 5 6 5 9 9单谯代码1 0 6 1 8学号0 3 3 4 0 2 1 3重庆交通学院 硕士学位论文论文题目：基于分形与损伤理论的岩石声一应力相关性研究R e s e a r c ho nt h eR e l a t i o n s h i pbetweenU l t r a s o n i ca n dS t r e s so fR o c kB a s e dO i lF r a c t a la n dD a m a g eT h e o r y研究生姓名：刘洋导师娥名、职称：赵明阶教授耋庆交通学院串请学位级别：专业名称：水工结构工程论文答辩日期：2 0 0 6 年
2、月曰学艇授予单控：重庆交通学腕 替辩委员会生席：7 z 乏哗 评弼人：2 0 0 6 年心月咽流要自六十年代解声波测试技术应用至岩石工程领域以来，由于其原理简单、操作方便以及成本低廉等优点，因而褥到岩石工程界的广泛重视，并已经进行了大量翁理论与试验研究。然蕊岩石的声痤力橱美注研究到蟊前仍无个尧普静可用于实际工程的可靠模型，其测试精度及测试结果的可靠性也就无法评价。因此本文熬王 # 重点鹱是建立辫五声一寝力据关瞧豹理论模型，接磐遗岩石声一痘力理论公式，并进行岩石声应力相关性的试验研究，以验证其藏确性。本文的主要工作如下：I 跌孔隙澄和孔豫形状、泥璜含量、孔豫水及饱和度、压力、温度等几个方面研究对
3、超声波速的影响，井采用分形理论对岩石声一应力的相关性进行初步的磺究。2 。建立单一微裂纹崔单轴压缩旖载作用下的力学模型，采用宏观复合型断裂理论巾的最丈周起应力理论，提出了单一微裂纹在单毒盎匿维穗载传翅下黧拆线型发展的趋势；运闱损伤力学和断裂力学理论求出单一微裂纹达到稳定时的形态尺寸。3 根据磊嚣势形损岱灌论鹩研究成果，求出不溺祷靛陵霰瓣分形维数；由分形维数的定义导出了不同荷载阶段的裂纹个数的变化情况；结单一微裂纹的形态足寸，袭塞不强蔫载酚毅孛岩石魏骧率与犍载蠖之闼的关系；莲用曩耱被广泛采用的超声波纵波速度与孔隙率的必系式，煅终导出单轴压缩犄载作用下岩石越声波纵波速度与旌力的关累式。4 在对岩石
4、试件施加肇轴压缩稿载作霸的同时，采集相应的声学参数，记录下不问犄载值对应的波速的变化情况，作出声一应力曲线，并与理论声一应力曲线避簿 l 黠，结莱表弱，在嗣一痰力瘩平下，由理论公式撂出瓣缓渡这壤壤穷予由试验测得的轴向波速值和横向波速值之间。关键溺：岩石；超声波；寝为；攒伤；断裂；努影A B S T R A C TS i n c eU l t r a s o n i cS u r v e y i n gT e c h n o l o g y ( u s “ w a se m p l o y e di nr o c ke n g i n e e r i n gi n1 9 6 0 s , m u
5、c ha t t e n t i o nh a sb e e np a i dt oi ti nr o c ke n g i n e e r i n gf i e l df o ri t sa d v a n t a g eo fs i m p l ep r i n c i p l e ，c o n v e n i e n to p e r a t i o na n dl o wc o s t ，a n dal o to ft h e o r i e sa n de x p e r i m e n t sh a v eb e e nc a r r i e do n + H o w e v e
6、r , r e s e a r c h t h em l a f i o n s h i pb e t w e e nu l t r a s o n i ca n ds t r e s so fr o c ks t i l lh a sn oO l l ep e r f e c ta n dr e l i a b l em o d e lt h a tm a yb eu s e di na c t u a lp r o j e c tu n t i ln o 靴s ot h en l i a b i l l t yo fi t st e s tp r e c i s i o na n dt e
7、 s tr e s u l tc a n n o t b e a l s oa p p r a i s e d T h e r e f o r e t h e m a i n w o r k o f t h i s p a p e r i s t oe s t a b l i s ht h et h e o r e t i c a lm o d e lo f 谳a t i o n s h i pb e t w e e nu l t m s o n i ca n dS U S So f r o c k t h e nd e r i v e穗e o r e t i c a lf o r m u l
8、 ao fr e l a t i o n s h i pb e t w e e nu l t r a s o n i ca n ds t r e s so fr o c k a n dc a r l 节o u tt h et e s t i n gr e s e a r c ho fr e l a t i o n s h i pb e t w e e nu l t r a s o n i ca n ds t r e s so fr o c k 。诚氇v e r i f i c a t i o ni t sc o r r e c t n e s s T h em a i np o i n t s
9、a r cb r i e f l ys u m m a r i z e da sf o l l o w s ：1 R e s e a r c hw a sm a d e0 1 1t h ee f f e c to np - w a v ev e l o c i t yf r o mt h e s ea s p e c t s ，s u c hp o r o s i t y , t h es h a p eo fp o r e ，c l a yc o n t e n t ，p o r ew a t e r , s a t u r a t i o n ，p r e s sa n dt e m p
10、e r a t u r e ，a n df r a c t a lt h e o r yw a sa d o p t e dt oc a n - yO U tp r e l i m i t m r yr e s e a m ho nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nu l t r a s o n i ca n ds t r 螨so f r o c k 2 T h em e c h a n i c a lm o d e lo fs i n g l em i c r o - c r a c ku n d e ru n i a x i a lc o m
11、 p r e s s i o nl o a d i n gw a se s t a b l i s h e d , t h e e nm a x l m u mc i r c u m f e r e n t i a ls t r e s st h e o r y d # c r i t e r i o n )W a Sa d o p t e da m o n gm a c r o s c o p i cm u l t i p l ef r a c t u r et h e o r i e s a n dd e v e l o p m e n to fb r o k a nl i n ef o
12、rs i n g l em i c r o - c r a c ku n d e ru n i a x i a lc o m p r e s s i o nl o a d i n gw a ss u g g e s t e d ；d a m a g em e c h a n i c sa n df r a c t u r em e c h a n i c st h e o r i e sw e r eu s e dt oc a l c u l a t e 搬es t a b i l i t ys i z eo f s i n g l em i c r o - c r a c k ，3 。A c
13、 c o r d i n gt ot h ep r e s e n tr e s e a r c hr e s u l t so ff r a e t a ld a m a g et h e o r y , f r a c t a ld i m e n s i o nw a sc a l c u l a t e di nd i f f e r e n tl o a d i n gs t a g e t h ea m o u n to fm d c r e - c r a c kw a sd e r i v e db a s e do nt h ed e f i n i t i o no ff
14、r a c t a ld i m e n s i o n ；C o m b i n i n gt h ef o f ma n ds i z eo fs i n g l em i c r o - c r a c k ，t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nr o c kp o r e s i t ya n dl o a d i n gv a l u ei nd i f f e r e n tl o a d i n gs t a g ew a sc a l c u l a t e d ；a c c o r d i n g 抽t h ef o r m u
15、l aa b o u t p w a v ev e l o c i t ya n dp o r o s i t yw h i c hh a sb e e na d o p t e de x t e n s i v e l yn o w , f i n a l l yt h er e l a t i o n s h i pf o r m u l aa b o u tp - v ev e l o c i t ya n ds t r e s so fr o c ku n d e ru n i e o d a lc o m p r e s s i o nl o a d i n gw a sc a l
16、c u l a t e d 4 W h e nu n i a x i a lc o m p r e s s i o nl o a d i n gw a s m a d e0 1 1r o c km o d e l ，c o l l e c t i o nw a sc o r r e s p o n d i n gu l t r a s o n i cp a r a m e t e r s ，t h ev a r i a t i o no fp - w a v ev e l o c i t yw h i c hc h a n g e sw i t hd i 魑ml o a d i n gw a sr e c o r d e dl h C U r V eo fu l t r a s o n i ca n ds t r e s sw a sm a d e ，I tw a sc o m p a r e dw i mt h e o r e t i c a lc u r v eo fu l t r a s o n
