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niumagnmr

木虫 (小有名气)

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[交流] 基于核磁共振技术的岩石卸荷应用研究

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。

下面简单介绍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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