不同围压条件下花岗岩压缩破坏声发射特征细观数值模拟_宿辉

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1、第33卷第11期北京科技大学学报Vol．33No．112011年11月JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijingNov．2011不同围压条件下花岗岩压缩破坏声发射特征细观数值模拟1，2)1)宿辉李长洪1)北京科技大学土木与环境学院，北京1000832)河北工程大学水电学院，邯郸056021通信作者，E-mail:suh-26@163．com摘要采用颗粒流软件PFC2D从细观上对侧限压缩下的非均匀花岗岩岩样进行了声发射(AE)时空特征研究．结果表明，随着围压的增

2、加，岩样破坏的峰值荷载提高，破坏形式由突发失稳逐渐转变为渐进式破坏．岩样声发射的峰值出现时间和岩样的峰值破坏不同步，存在一定的滞后，大约出现在峰后90%峰值荷载处．在岩样破坏前均存在声发射的相对平静期，围压的大小不仅对声发射的时序特征有显著影响，而且声发射相对平静期也随着围压的增加而延长．通过对应变能的追踪，发现在声发射相对平静期存在应变能被吸收的现象，验证了在岩石破坏过程中存在损伤愈合过程．关键词花岗岩;声发射;岩石力学;失效分析;围压;应变能+分类号TD315.1Mesoscopicnumericalsimu

3、lationofacousticemissionexperimentinrockcom-pressionfailureunderdifferentconfiningpressures1，2)1)SUHui，LIChang-hong1)SchoolofCivilandEnvironmentalEngineering，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China2)SchoolofHydraulicandHydro-power，HebeiUni

4、versityofEngineering，Handan056021，ChinaCorrespondingauthor，E-mail:suh-26@163．comABSTRACTThespatialandtemporaldistributionsofacousticemission(AE)duringthedeformationofgranitesamplescontaininganinhomogeneousfaultwerestudiedunderconfinementusingparticleflowcodes

5、oftware(PFC2D)．Theresultsshowthatwiththeen-hanceofconfiningpressure，failurepeakloadsofrocksamplesincreaseandthefailuremodechangesfrominstabilitytogradualfailure．ThetimeasynchronybetweenAEpeakvaluesandultimatefailureinrocksampleswasfound．Theformerwhichoccurswh

6、enthefailureloaddecreasesapproximatelyto90%ofitspeakvalueismuchlaterthanthelatter．BeforerockfailurethereisarelativelyquietperiodofAE．AEtemporalsequenceissignificantlyaffectedbyconfiningpressureandtherelativelyquietperiodofAEmayextendwiththeconfiningpressurein

7、crease．ItisfoundthatthephenomenaofstrainenergyisabsorbedduringtherelativelyquietperiodofAEthroughstrainenergytracking，validatingthatdamagehealingexistsintherockfailureprocess．KEYWORDSgranite;acousticemission(AE);rockmechanics;failureanalysis;confiningpressure

8、;strainenergy［2］岩石在外荷载作用下，会在内部形成因局部的坏特性已经引起广泛关注．Mogi通过研究地震现［1］能量快速释放而发出的瞬态弹性波，即声发射象讨论了岩石破裂过程中弹性振动的声发射活动;［3］(acousticemission，AE)现象，采用这种方法可以实蒋宇等对等幅循环载荷作用下岩石和混凝土疲时监测岩石内部微裂纹萌生、扩展、贯通及断裂过劳破坏过程