基于聲發(fā)射技術(shù)巖石破壞前兆特征實驗研究.pdf

1、巖石在受載條件下裂紋擴(kuò)展及失穩(wěn)破壞與天然地震有很大的相似之處，所以地震學(xué)理論對于研究巖石破裂過程具有非常重要的借鑒意義。如果把巖石微破裂產(chǎn)生的聲發(fā)射看成是改變了尺度的微小地震，那么整個巖石試件的破裂過程就可以看作是一個獨立完整的強(qiáng)震系列。本論文應(yīng)用加卸載響應(yīng)比理論和損傷力學(xué)理論建立循環(huán)加載條件下巖石破壞過程中其內(nèi)部損傷和聲發(fā)射關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，分析了循環(huán)加載方式下的巖石損傷演化過程和巖石失穩(wěn)破壞的前兆。同時基于地震臨界點理論對巖石破裂過程

2、中聲發(fā)射能量加速現(xiàn)象進(jìn)行了研究，并利用RFPA2D軟件分析了圍壓及巖石非均勻性對于聲發(fā)射能量釋放過程的影響，得到如下結(jié)論：
　　 (1)加卸載過程中的聲發(fā)射反映了巖石的內(nèi)部損傷過程。隨著載荷的增加，巖石在卸載過程中的損傷和聲發(fā)射事件較加載過程增加更快，聲發(fā)射數(shù)加卸載響應(yīng)比Y值逐漸減低。對于大多數(shù)巖石試樣而言，在其處于彈性變形后期時，聲發(fā)射數(shù)加卸載響應(yīng)比Y值達(dá)到(或接近)1并在小范圍內(nèi)波動。
　　 (2)巖石在破裂過程中彈

3、性能呈加速釋放態(tài)勢，巖石破裂過程中彈性能釋放冪律擬合指數(shù)z以及冪律擬合與線性擬合方差之比r均較大程度小于1。質(zhì)地較均勻的大理巖和砂巖的能量加速釋放現(xiàn)象較花崗巖更加明顯。
　　 (3)數(shù)值模擬結(jié)果表明：巖石的均勻性越好，圍壓越大，破壞過程中聲發(fā)射能量越接近冪律加速釋放，反之則越接近線形釋放。
　　 (4)聲發(fā)射數(shù)加卸載響應(yīng)比在巖石彈性變形階段后期下降到1，可以作為巖石失穩(wěn)破壞的前兆。巖石破壞過程中彈性能加速釋放反映了其內(nèi)部