花岗岩破裂全过程的声发射特性研究

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1、第25卷增2岩石力学与工程学报Vol.25Supp.22006年10月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringOct.，2006花岗岩破裂全过程的声发射特性研究12111赵兴东，唐春安，李元辉，袁瑞甫，张建勇(1.东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳110004；2.大连理工大学岩石破裂与失稳研究中心，辽宁大连116024)摘要：声发射是许多材料发生脆性破坏(包括其微裂纹的初始、扩展)过程中伴随的很普遍的现象。应用两套声发射系统，研究在单轴压缩荷载条件下10个花岗岩样(70mm×70mm×150mm)破裂过程中，随加载时

2、间、应力变化其声发射活动的特性；通过应用单纯形算法对声发射事件定位，分析岩样破裂过程中其内部微裂纹初始、扩展过程的空间演化模式。试验结果表明：(1)在整个岩石破裂过程中，声发射活动随加载时间、应力变化表现出不同的特征；(2)在初始加载阶段直至初始裂纹形成之前，其声发射活动不是很明显；一旦岩样出现初始裂纹，在其加载时间点和相应的应力点处声发射事件明显增多；(3)在裂纹初始形成之后到微裂纹扩展之前，声发射活动处于一段平静期，裂纹稳定扩展直至岩石完全破坏，声发射活动变得异常活跃，特别在微裂纹扩展的非稳定阶段，声发射事件随加载时间及应力变化率非常显著。对于岩样内部初始裂纹形

3、成之后的“平静区”而言，初始裂纹形成之后，并非裂纹随着荷载或者应变的变化而直接扩展，而需要蓄积一定的加载能量，在能量蓄积一定程度之后再进行扩展，即岩石初始破裂之后，其内部应力场需要寻求新的平衡，新应力平衡达到之后裂纹才开始进一步扩展；同样，当岩石完全破坏之后，应力也没有立即完全释放，亦是达到新的应力平衡之后，才完全失去其强度。声发射事件定位结果直观的反映岩样内部裂纹扩展空间位置、扩展方向以及裂纹扩展的空间曲面形态，这对于深入研究岩石破裂失稳机制是十分有意义的。关键词：岩石力学；声发射；岩石破裂；单轴加载中图分类号：TU457文献标识码：A文章编号：1000–6915

4、(2006)增2–3673–06STUDYONAEACTIVITYCHARACTERISTICSUNDERUNIAXIALCOMPRESSIONLOADING12111ZHAOXingdong，TANGChun′an，LIYuanhui，YUANRuifu，ZHANGJianyong(1.SchoolofResourcesandCivilEngineering，NortheasternUniversity，Shenyang，Liaoning110004，China；2.CenterforRockInstabilityandSeismicityResearch，Dal

5、ianUniversityofTechnology，Dalian，Liaoning116024，China)Abstract：Acousticemission(AE)，whichisproducedbythemicrocracksoccurrenceorgrowth，isanubiguitousphenomenonassociatedwithbrittlefractureinmanymaterialssuchasrockandconcrete.AEtechnique，whichisbetterthanothermethods，canmonitorthereal-ti

6、memicrofracturesdevelopedintherocksamplecontinuously.Inthispaper，AEtechniquewasemployedtostudyrockfailureprocess.Therockfailureprocesswasinvestigatedbyusing10granitespecimens(70mm×70mm×150mm)，andAEsensorsweresurfacemounted.Asimplexlocationalgorithmallowseventlocationoffirstarrivaltimes

7、tobedeterminedbyAEsensorsthatareappliedtocrackinitiationandpropagationprocess.Also，thecrackspatialevolutionmodewithloadingtimeandstresschanging收稿日期：2006–04–24；修回日期：2006–05–16基金项目：国家自然科学基金资助项目(50474017，50574022)作者简介：赵兴东(1975–)，男，博士，1999年毕业于焦作工学院矿井建设专业，现为讲师，主要从事岩石失稳与控制方面的教学与研究工作。E-mail