砂岩的波速与应力实时同向相关性研究

• 作 者: 李高勇
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 砂岩 应力 超声波速 同步 相关关系

针对目前岩石波速和应力状态相关性研究的不足,本文设计了应力和波速的同向同步联合测试技术,以引洮供水工程7#洞新近系砂岩为研究对象,系统开展不同应力状态下试样的力学性质和波速试验,根据应力和波速的测试成果,研究了试样在不同应力状态下的应力应变特征及波速特征,进而分析波速与应力的实时同向相关性,为岩体力学理论研究和工程实践中岩体应力的测量方法提供参考。本文获得了如下成果：(1)通过多种应力加载与波速联合试验,获得了不同应力条件下砂岩的应力对波速的影响规律,发现在各种应力状态下,砂岩的波速与应力具有很好的同步性,砂岩的波速对应力改变以及砂岩的破坏过程具有很好的响应。(2)应力对波速的影响仅限于一定范围以内,砂岩的应力超过一定值以后,试样的波速的不再随应力产生明显变化。确定了砂岩波速与应力的相关关系为线性相关,并取得了波速与应力的拟合公式,讨论了砂岩波速随应力的变化规律。(3)研究了不同加载方式对波速特征的影响,发现初次加载砂岩的波速对应力变化响应较为敏感,其变化速度较快,初值波速较低,经过初次加载后重复加载时,砂岩的波速随应力变化速度明显变缓,初值波速得到提高。卸载过程对砂岩波速与应力关系的影响不明显,多次加卸载过程中,砂岩的波速与应力关系较为稳定。加卸载速度对波速的改变速度存在影响,但对砂岩的波速与应力关系无显著影响。(4)研究了常规三轴加载条件下围压对波速的影响,认为围压对波速的影响主要体现在常规三轴全过程加载中,由于围压对试样的围限,试样产生破坏后其轴向应力仍处于较大水平,试样的波速也维持一个高值,其本质是围压保持了试样结构的稳定性,进而导致试样波速的稳定。