循环载荷作用下岩石声发射时空演化规律研究

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1、http://www.paper.edu.cn循环载荷作用下岩石声发射时空演化规律研究唐晓军，许江，李树春，杨红伟重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室，重庆（400030）E-mail：greatang@163.com摘要：利用先进的声发射测试分析系统对细粒砂岩进行了声发射定位试验。通过对循环载荷作用下细粒砂岩声发射定位试验研究，分析循环载荷作用下岩石变形破坏全过程的声发射时空演化特征及其损伤演化规律。试验结果表明：(1)静态加载阶段的声发射信息很好的反映了岩石在压密阶段、弹塑性变形阶段的损伤演化规律；(2)循环阶段初期声发射都由小裂纹产生的

2、小事件组成，持续时间及能量值都比较小。空间定位结果显示了事件大都在静态加载阶段形成的成核区产生，且空间事件点变化不快；(3)循环中期声发射能量在时间上变化不大，偶有起伏。空间上事件点变化缓慢，每循环只有少量的增加。在时空上都处于一个稳定发展阶段；(4)循环末期每循环的声发射事件数、能量值都急剧增加，特别是破坏阶段达到最大值。事件点由能量高、持续时间长的大事件组成。空间演化迅速，事件点在成核区不断聚集并快速连接，并不断向顶部扩散，最后容汇贯通形成宏观破裂面；(5)峰后由于破裂面相互滑动摩擦带动附近的弱结构单元形成新损伤，继续产生声发射，且在完全停止加载后因岩石内

3、部寻求新应力场平衡仍有少量声发射。关键词：循环载荷；声发射；定位；损伤中图分类号：TU459+.3文献标识码：A映出岩石裂纹初始形成位置、扩展方向的空间11引言位置关系，以体现出岩石裂纹空间演化关系。声发射是岩石等脆性材料破坏过程中经关于岩石声发射定位方面的研究，前人已做了[1]，是脆性材料因外力受损在其[3-6]常伴随的现象一些相关的试验。如文献[3]通过单纯形法内部以弹性波快速释放出来的应变能，因而可对花岗岩声发射事件定位，分析了岩石破裂过以通过声发射检测仪器连续实时的监测岩石程中内部裂纹开裂、扩展过程的空间演化模内部的损伤演化情况。由于岩土工程在施工和式

4、，提出了在岩石初始破裂之后由于要寻求新运营阶段，经常会遇到循环载荷的作用，岩体的应力平衡而形成了所谓的“平静区”。文献[4]在循环载荷作用下的力学性能是影响岩土工应用盖格尔定位算法，对不同预制裂纹的花岗程长期稳定性的重要因素之一。而声发射技术岩进行了三维空间演化模式分析，并在完整岩作为一种研究岩石受载变形、损伤、破坏演化样的定位研究中发现声发射事件的空白区，宏规律的有效方法已经广泛应用于实际工程中。观裂纹的贯通恰在声发射事件的空白区内。文岩石单轴受压破坏主要分为四个阶段，而献[5]采用含张开型表面裂隙辉长岩试样，在每个阶段所体现出的特点是不一样的，通过对单轴压

5、缩作用下预制裂隙的破裂模式进行了其全过程的声发射特点进行分析，可以了解其一系列试验研究，通过空间定位结果表面反翼全程演化规律。文献[1]在刚性试验机上对单裂隙是张开型表面裂隙三维破坏模式的主要轴受压岩石破坏全过程进行了声发射试验的特征。文献[6]利用声发射定位技术对花岗岩基础上，分析了岩石破坏全过程力学特征和声在保载、旋转和延时加载情况下对Kaisr效应发射特征；文献[2]在单轴多级加载条件下，的影响。而对循环载荷下岩石损伤的时空演化进行了花岗岩破坏全过程的声发射试验研究，规律还未见文献报道。由于损伤是岩石在循环得到了应力－应变、声发射参数与应力和时间载荷作用

6、下体现其内部结构变化的一个重要的关系。而声发射三维定位技术可以直观地反指标，而声发射信息则是岩石内部受损情况的1外在体现，所以，通过观测声发射信号时空变本课题得到国家自然科学基金重点项目（No.50534080）；国家自然科学基金项目化特点来判断岩石内部裂纹的开裂、扩展、贯（No.50574108）；教育部博士点基金项目通等演化规律非常重要。因此，本文拟利用（20060611006）的资助。-1-http://www.paper.edu.cnMTS815.01岩石力学试验系统和PCI-2声发射作为动力设备，根据试验需要采集轴向荷载、测试分析系统探讨在循环载荷试

7、验条件下岩轴向变形、横向变形和时间数据，并绘制相应石变形破坏全过程中的声发射时空演化规律，参数关系图。以此来研究岩石在循环载荷作用下破坏全过声发射测试分析系统采用美国声学物理程的损伤演化规律。公司PAC(PhysicalAcousticCorporation)生产的12CHsPCI-2声发射测试分析系统检测岩2声发射定位原理石在循环载荷试验条件下变形破坏全过程中声发射定位的原理就是利用布置在不同声发射的时空特征。本试验中设定声发射测试部位的声发射传感器所接收到的声发射源信分析系统的主放为40dB，门槛值为45dB，传号的时间差来计算声发射事件的位置。一个事感器

8、谐振频率为20K~400KHz，采样频