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核磁共振_应用研究_基于核磁共振技术的岩石卸荷

日期:2022-09-29 04:11
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摘要: 应用背景 地下采矿过程中由于开挖岩体的应力释放,导 致岩体应力产生扰动以及原岩初始应力场重新分布,其实质就是一个强卸荷的过程 而岩体是由多种矿物晶体、胶结物和节理、裂隙等缺陷组成的非均匀体,在卸荷作用下,岩体破坏的过程,其本质就是岩体内部裂隙产生、发展和贯通...



应用背景


地下采矿过程中由于开挖岩体的应力释放,导 致岩体应力产生扰动以及原岩初始应力场重新分布,其实质就是一个强卸荷的过程
而岩体是由多种矿物晶体、胶结物和节理、裂隙等缺陷组成的非均匀体,在卸荷作用下,岩体破坏的过程,其本质就是岩体内部裂隙产生、发展和贯通的过程。因此,开展卸荷作用下岩石裂隙的损伤演化规律研究 对于揭示岩体破坏机制具有重要意义。
核磁共振测试系统通过测得岩石孔隙的T2谱曲线和孔隙度,能够定量分析岩石在外力的作用下,内部大小不同的孔隙的数量和尺度变化规律;而通过核磁共振成像测试,可直观地观察岩石在外力作用下裂纹的空间分布变化情况
核磁共振技术在这种情况下被引入到岩土工程领域。作为一种新兴的检测技术,具有可以快速无损的获得岩心的孔隙度、孔隙分布等参数;通过磁共振成像技术,还可以直观地显示岩石内部的孔隙空间位置及连通性。


下面简单先容采用核磁共振测试系统,研究岩石在卸荷不同的围压量之后,孔隙度和核磁共振图像的变化特征,对岩体内部裂隙产生、扩展和贯通进行定量分析,获得岩石内部裂隙结构变化和细观损伤演化规律。


核磁共振分析

T2谱曲线能够反映岩样内孔隙的孔径信息和不同孔径孔隙的数量信息。

从图中可以推测临界值存在于卸荷围压比为75%附近;小于临界值时,大理岩的损伤以产生新裂纹为主,大于临界值时,大理岩产生新裂纹的趋势受到遏制,损伤主要表现为孔隙的快速扩展


在卸荷作用下,岩石的损伤和破坏主要是因其 内部裂纹的产生、扩展和贯通,而这些变化可以通过孔隙度的变化直观地反映出来。

从上图中可以看出中的3 条曲线变化趋势一致,其斜率均由 小变大,表明岩石内部裂隙发展越来越快。当卸荷 围压比处于0%~50%段,各曲线斜率较小,表明卸 荷围压比低于50%时,岩石孔隙度变化较小,裂隙 发育缓慢,损伤变化较低

(参考文献:《基于核磁共振技术的大理岩卸荷损伤 演化规律研究》 岩土力学与工程学报 2014, Vol. 33 )





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