缺陷对玄武岩中声波波速影响的实验研究

岩体是具有多种微结构的复杂体，具有明显的频散效应。过去的研究基本上将岩体中的孔隙率作为研究岩体微观结构的参数，这种方法无法考虑到岩体中细观缺陷的局部影响。本文选用水泥砂浆为参考材料，通过在试件中预制裂缝来研究含缺陷玄武岩的弹性波传播特性。对含不同裂缝的试样进行了5种频率的声波测试。结果表明：缺陷对玄武岩的弹性波频散效应影响很大，随缺陷所占比例的增大而增大。同时单轴加载下的弹性波测试则说明，在0～20MPa范围内，玄武岩弹性波波速随压力增大开始时候有一定幅度的升高，到8MPa以后由于玄武岩硬度相对较高，波速基本保持在一定水平。

玄武岩中裂隙分布形式对声波传播的影响

复杂岩体含有大量的裂隙,这些裂隙尺寸及其分布形式等对弹性波传播都有很大的影响。本文加工了含单个裂隙、双裂隙和三个裂隙的玄武岩岩样单元对其进行组合,进行了25kHz、50kHz、400kHz、600kHz和1000kHz等5种频率的声波测试。通过考虑垂直或平行波传播方向的裂隙长度,来探索裂隙分布形式和不同裂隙长度对弹性波传播的影响,研究玄武岩的频散效应和波的衰减。结果表明:裂隙方向与波传播方向夹角对弹性波传播有很大的影响。当裂隙方向与波传播方向垂直时,散射效应最大;而当裂隙方向与波传播方向平行时,影响最小。上述结果可为理论模型和数值分析提供依据。

节理玄武岩体弹性波频散效应研究

以裂隙为例,将岩体裂隙作为内边界处理,构造符合内边界条件的格林函数,结合边界积分方法研究岩体内部裂纹、孔洞等不连续结构面对弹性波的散射。与室内试验结果和现场测试结果进行对比,结果表明:基于模型计算的波速与现场测试结果吻合较好,但与室内试验结果有较大差异。这种差异主要是室内试验和现场测试中岩体所处的应力状态、边界条件等因素的差别造成的。进一步探讨节理岩体的细观结构对频散效应的影响,结果表明随着裂隙长度的增加和孔隙度的增大,频散效应越显著;改变裂隙和入射弹性波相对方向,频散效应亦发生相应变化。其结果对现场声波和地震波的测试具有很好的指导意义。

高孔隙率Al_2O_3微孔陶瓷冲击性能实验研究

为研究脆性材料冲击损伤性能，对孔隙尺寸μm量级、孔隙率47％～50％的Al2O3微孔陶瓷进行了较系统的实验研究。通过对其进行应变率范围为25．4～494s^-1的冲击实验，结果表明：在较低加载率情况下，材料的模量和强度均表现出较明显的应变率敏感效应；随着加载速率的增加，强度和模量的应变率效应规律相反；而到更高的加载速率时，材料表现出应变率不敏感。借助试件表面的应变花，并与双波法实验结果进行对比，初步探讨了脆性材料在多次冲击下的累积损伤。