基于核磁共振技術的寒區(qū)巖石凍融損傷機理試驗研究.pdf

1、凍融條件下的巖石力學特性及損傷機理一直是巖石力學領域關注的前沿方向。在寒區(qū)礦山中,由于巖性、水分、溫度、冰雪、應力等多重因素的耦合作用,導致巖石凍融損傷和凍融災害的發(fā)生,對寒區(qū)礦山工程的穩(wěn)定性產(chǎn)生了重大影響。隨著我國寒區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)活動的日益增多,礦山凍融災害的預防和治理成為一個重要的課題。因此,研究和掌握巖石凍融損傷的機理和演化規(guī)律,可為寒區(qū)礦山凍融災害的防治提供理論依據(jù);對于確保寒區(qū)礦產(chǎn)資源的安全開采,也具有重要的現(xiàn)實意義。

2、　　論文結合寒區(qū)礦山工程需要,以室內(nèi)實驗和理論分析為基礎,采用核磁共振技術對礦山巖石的凍融損傷機理和凍融損傷演化規(guī)律開展了以下方面的研究工作:
　　(1)研究了巖石凍融損傷劣化理論及演化規(guī)律,分析了巖石凍融損傷的影響因素以及寒區(qū)工程凍融災害特征;結合災變鏈式理論,進行了寒區(qū)礦山凍融災害致災鏈式效應分析和斷鏈減災對策研究。
　　(2)以寒區(qū)礦山花崗巖為巖樣,進行了巖石凍融循環(huán)實驗和單軸壓縮力學實驗,得出了凍融循環(huán)后巖樣質(zhì)量、單

3、軸抗壓強度、凍融系數(shù)和巖石風化程度系數(shù)的變化規(guī)律;歸納出了花崗巖的凍融損傷劣化模式,得出了抗壓強度、彈性模量與凍融循環(huán)次數(shù)的關系曲線,并建立了花崗巖的凍融損傷演化方程。
　　(3)采用核磁共振技術,對寒區(qū)花崗巖的孔隙結構、含水飽和度進行了測量,得出了花崗巖的核磁共振T2分布、孔隙度、譜總面積、核磁共振成像等核磁共振特性,揭示了巖石的孔隙結構特征。
　　(4)首次應用核磁共振技術對凍融循環(huán)后的花崗巖進行核磁共振測量和成像分析,

4、獲得了不同凍融條件下巖石的T2譜分布、T2譜面積、核磁共振成像的變化特征和巖石微觀結構特性,揭示了凍融循環(huán)條件下巖石的損傷特性,為凍融巖石力學的研究提供了一種新的方法和思路。
　　(5)對經(jīng)歷不同凍融循環(huán)次數(shù)的同一塊巖樣進行了核磁共振測量,獲得了不同凍融循環(huán)次數(shù)后花崗巖的核磁共振弛豫時間分布特性,得到了巖樣的質(zhì)量、孔隙度、核磁共振譜面積的變化規(guī)律,獲得了孔隙度與凍融循環(huán)次數(shù)之間的關系式和以孔隙度為目標值的凍融損傷方程,并歸納出了巖