现场岩体直剪试验声发射特征及其破坏机制-长江科学院.PDF

　 第２９卷第８期 长　江　科　学　院　院　报 Ｖｏｌ．２９　Ｎｏ．８　　 　　２０１２年 ８月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ Ａｕｇ．２０１２　 　 　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５４８５．２０１２．０８．００６ ２０１２，２９（８）：２９－３３，３８ 现场岩体直剪试验声发射特征 及其破坏机制 范　雷，周火明，熊诗湖 （长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，武汉　４３００１０） 摘要：尽管应用声发射对岩石破裂过程的研究取得了诸多成果，但主要集中于小尺寸（ １０ｃｍ）的岩块，对较大尺 ≤ 度（ ５０ｃｍ）岩体破坏机理研究还较少。采用必威体育精装版的ＳＡＭＯＳ声发射系统，对节理岩体现场直剪试验过程进行声发 ≥ 射测试。通过现场岩体直剪破坏过程中声发射特征参数与频谱特性研究，揭示了节理岩体破坏机制，深化了对岩 体破坏机理的认识。测试结果表明节理岩体破坏过程中，声发射信号的主频范围为４０～１２０ｋＨｚ，其直剪破坏过程 可分为４个阶段： 弹性变形阶段，岩体内部没有声发射事件； 起裂阶段，声发射事件很少，岩体内部仅有少量的 ① ② 裂纹产生； 扩展阶段，声发射事件缓慢增加，岩体内部微裂纹不断扩展； 破坏阶段，声发射事件大量增加，微裂 ③ ④ 纹不断扩展贯通，岩体出现宏观破裂。根据研究结果可知：与传统的破裂从前端开始的观点不同，岩体试件中后端 最先出现声发射定位事件，表明微破裂开始发生在岩体试件的中后端；随着剪应力的增加，声发射定位事件逐渐前 移，当岩体进入破坏阶段后，微破裂集中于剪切面局部，岩体产生局部破裂化。 关　键　词：节理岩体；剪切破坏；声发射；时序特征；破裂机制 中图分类号：Ｐ６４２　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００１－５４８５（２０１２）０８－００２９－０５ ［１１］ 究 ；吴刚等对岩石类材料加、卸载以及不同卸载 ［１２］ 方式的声发射特征进行研究 ；蒋宇等对岩石疲劳 １　研究背景 ［１３］ 破坏过程中的声发射特性进行了研究 ；李庶林等 岩体是一种复杂的介质，是由岩桥和结构面组 对３种不同岩石单轴受压岩石破坏全过程中的声发 成的混合体。岩体内部微裂纹的产生、扩展是造成 ［１４］ 射特征进行研究 ；张晖辉等在三轴应力条件下进 岩体破裂失稳的直接因素，诸多岩体工程结构的破 行了大尺度岩石（片麻岩）破坏声发射实验［１５］；张茹 坏均与裂纹产生、扩展相关。 等研究了花岗岩单轴多级加载岩石破坏声发射特 声发射是研究脆性材料损伤演化的良好工具， ［１６］ 性 ；余贤斌等对砂岩和石灰岩岩样进行直接拉 能够连续、实时地监测脆性物体内部微裂纹的产生