摘要
岩土工程发生突水的实质是，在水压和外力共同作用下，岩体支撑不住发生了破坏。水有时会严重影响地下工程中岩体的稳定性，水与岩石之间复杂的力学作用会对岩石的强度、变形和破坏等造成不可忽视的影响，使岩石的力学特性产生不同程度的弱化。本论文主要是为了研究不同含水条件下水对泥质砂岩声学、力学特性的影响。实验采用RMT-301岩石与混凝土力学试验系统和DS5系列全信息声发射信号分析仪。通过单轴实验与三轴实验以及声发射实验了解了不同含水条件对岩石声学及力学的影响。通过数值模拟和工程应用验证了含水时间对巷道承压能力的影响。从实验中可以得出以下结论： （1）随着含水率的上升，单轴压缩时，岩石的峰值强度降低、弹性模量降低、软化系数降低，岩石由干燥到饱和的破坏形式规律为由张拉-剪切共轭破坏逐渐向剪切破坏转变。三轴压缩时，随着含水率的上升，岩石的峰值强度降低、弹性模量降低，结合之前的单轴实验，发现含水率的上升导致了内摩擦角的增加和黏聚力的降低。岩石在不同含水条件下都发生剪切破坏。 （2）岩石的声发射活动阶段与应力-应变曲线各阶段基本对应。将岩石破裂过程中声发射振铃计数累积曲线分为四个阶段，从微裂纹及能量的角度分析振铃计数。损伤分析时采用声发射计数作为损伤变量，以时间作为自变量，绘制出岩石损伤演化的曲线，并通过曲线推导出岩石损伤的本构方程。 （3）在模拟岩石受到的单轴压缩时，分析了数值模拟下的应力-应变图与不同时间下岩石的剪切应变截面。随着荷载的增加，岩石的内部开始受到压缩，在岩石内部较脆弱的地方开始出现微弱的剪切应变，之后其他承载能力较弱的地方也会产生剪切应变，最终出现了X形剪切。当岩石到达承载极限时，岩石随即发生破坏。随着含水时间的增加，顶板位移量逐渐增加。巷道围岩的垂直分布应力主要分布在巷道两帮中间，随着含水时间的增加，垂直应力峰值明显降低。巷道围岩的水平分布应力主要分布在巷道顶底板中间，随着含水时间的增加，水平应力峰值明显降低。从塑性区分布图中可以看出巷道顶板及两端发生剪切破坏，巷道底板表面部分发生张拉破坏。随着含水时间的增加，巷道围岩的塑性区逐渐增大。
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