砂岩临界状态的声发射能量与等候时间差统计分布规律.pdf

第 38 卷增刊2 岩 土 力 学 Vol.38 Supp.2 2017 年 11 月 Rock and Soil Mechanics Nov. 2017 DOI ：10.16285/j.rsm.2017.S2.031 砂岩临界状态的声发射能量与等候时间差 统计分布规律 1 1 3 1 4 5 2 1,2 姜德义 ，谢凯楠 ，王静怡 ，陈 结 ，郭 威 ，明 镜 ，肖 鹏 ，蒋 翔 (1. 重庆大学 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室，重庆 400044 ；2. 重庆大学 土木工程学院，重庆 400044 ； 3.西南大学 地理科学学院，重庆 400715 ；4. 重庆市岩土工程技术研究中心，重庆 401121 5. 重庆市勘测院，重庆 400020) 摘 要：应力作用下的脆性岩石破裂过程的能量释放具有临界特征，为了解岩石加载过程临界点前后声发射(AE)能量及时间 的统计分布规律，在实验室对砂岩进行了单轴压缩试验，得到了临界点前后加载阶段的声发射信号特征，并分析了各加载状 态下的函数分布特征，结果表明，(1) 由声发射定位发现了岩石试样从均匀的随机扩张到向条带集中直至最后贯通的过程， 8 5 贯通前的裂纹扩展导致累计能量(2.8×10 aJ)和累计声发射数(6.68×10 )发生突变，标志着达到临界态；(2) 临界点前后加载阶 段的声发射能量概率密度函数(PDF)在 4 个数量级内满足幂律分布 （见式 （1）），通过最大似然估计法统计发现临界点前后两 个阶段幂值分布存在一定差异；(3) 任何能量区间范围内，等候时间差 符合双幂定律。在小的时间差范围(  0.1s) 内各能 量区间服从相同的幂律分布，在大的时间差范围(  0.1 s) 内不同的能量区间会出现不同的幂律特征；(4) 结合能量统计分布 规律与等候时间差 分布规律，临界态的声发射信号与全过程的声发射信号分布规律较为一致，全过程分布规律的能量信号 主要集中在临界点后的加载过程。 关 键 词：砂岩；声发射(AE) ；单轴压缩；临界点；能量；等候时间差 中图分类号：TU 452 文献标识码：A 文章编号：1000－7598 (2017) 增 2－0223－06 Statistical distribution law of acoustic emission energy and waiting-time of