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核磁共振_应用研究_基于核磁共振技术的岩体爆破损伤试验研究

日期:2021-12-18 06:43
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摘要: 核磁共振_应用研究_基于核磁共振技术的岩体爆破损伤试验研究 应用背景 凿岩爆破技术在矿山开采过程中得到广泛应用,但爆破开挖使爆区岩体破碎和剥离的同时,也不可避免地对保留岩体造成扰动和损伤,使岩体的力学性能劣化、强度降低、完整性变差,极大地弱化了地下岩体工程结构的稳...

核磁共振_应用研究_基于核磁共振技术的岩体爆破损伤试验研究


应用背景


凿岩爆破技术在矿山开采过程中得到广泛应用,但爆破开挖使爆区岩体破碎和剥离的同时,也不可避免地对保留岩体造成扰动和损伤,使岩体的力学性能劣化、强度降低、完整性变差,极大地弱化了地下岩体工程结构的稳定性。
从本质上来看,爆破对岩体的损伤是爆炸应力波和爆生气体的共同作用触发岩石内部细观空隙被激活、扩展并不断累积,从而导致岩石力学性能劣化、承载力下降乃至*终破坏的结果;换句话讲,岩体损伤程度和范围是由其内部空袭数量、长度及空间分布决定的。
人们先后应用铸体薄片法、图像分析法、光学显微镜法、扫描电镜法(SEM)、CT扫描法等技术手段和方法对其进行了研究,但是发现,各种方法在应用过程中均存在一定的局限性。而且不同研究方法所得的结果也存在较大差异,致使在结果验证和方法选择上陷入两难困境。
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。


下面简单介绍核磁共振技术在岩石爆破损伤中,研究爆破前后岩体力学性能参数的变化规律,分析爆破损伤范围及不同距离条件下岩石的损伤程度。


核磁共振分析

孔隙度的概念可理解为所有大小裂隙的集合,图1为不同炮孔距离下岩石爆破损伤核磁共振孔隙度和T2谱面积及其变化曲线。

图1还说明了与炮孔距离越近的岩心,其孔隙度和T2谱面积也越大,这也印证了在爆破冲击载荷作用下,距离炮孔越近的岩体原有微小裂隙扩展越大、产生新的微小裂隙越多,其所受的损伤也就越大。


岩芯的孔隙大小不同,因此产生的T2弛豫曲线是一组单指数的集合组成,每个指数对应一个特定孔隙大小。图2为不同距离下各组岩芯的横向弛豫时间T2谱分布曲线,它反映岩芯孔隙分布的特征信息。

从图2可以看出,各组T2谱曲线互有差异,首先是峰值不同,其基本规律是距炮孔越近,峰值越大,其次是波峰个数不同。此外,各组T2曲线宽度也不同,T2谱曲线越窄,表明岩芯孔隙的均值性越好。

(参考文献:《基于核磁共振技术的岩体爆破损伤试验研究 》 岩土力学与工程学 2013, Vol. 32 )




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