应变率对岩石变形过程声发射特征的影响

应变率是岩石力学性质和声发射特性的重要影响因素。针对应变率对岩石弹性变形过程声发射特征的影响问题,进行了含孔花岗岩双轴加载过程的声发射监测实验,通过研究岩石变形(弹、塑性)过程应变率和声发射率变化趋势之间的关系,揭示应变率对岩石变形过程声发射特征的影响机制。结果表明:(1)在弹性变形过程中应变率、声发射率变化曲线均表现为"升→降→稳"的阶段性和趋势性变化,二者高度相关;在塑性变形过程中应变率基本稳定、声发射率呈递增的趋势性变化,二者显著无关。(2)声发射率趋势性变化取决于岩石内部摩擦强度。摩擦强度主要由摩擦面积(与裂隙相关)、摩擦速率(取决于应变率)决定。在弹性变形过程中,几乎无新裂隙产生,摩擦面积一定,声发射率趋势性变化主要受应变率支配;在塑性变形过程,应变率相对稳定,局部裂隙不断产生,摩擦面积增加,声发射趋势性变化主要受控于破裂面面积。(3)声发射趋势性成分来源于岩石内部摩擦属于连续型信号,破裂发育产生的声发射是突发型信号;基于此差异,提出声发射特征新指标——声发射突变率,它可有效提取由破裂发育所产生的声发射突变信息,与声发射率的趋势性相结合,能更全面反映岩石破裂发育情况。     

花岗岩压剪破裂扩展及声发射b值的法向力影响特征

岩石作为各类地下隧洞、边坡等工程的基础介质,其稳定性已成为领域中的关键问题。工程岩体较易出现复杂的剪切破坏,除受应力边界条件影响以外,还与破坏尺度及裂隙分布密切相关。基于声发射监测技术,开展不同法向力的岩石剪切破坏实验,研究裂隙的分布及扩展方式,获取岩石最终失稳破裂的前兆特征信息。研究结果表明,剪切力峰值和雁列倾角均与法向力呈正相关;岩石剪切破坏过程中主裂隙为雁列,由主剪切力产生,局部尺度的羽列裂隙则由次生剪切力产生;b值的突然下降意味着在岩石出现了大能量的破坏,连续且异常的低b值可作为岩石剪切破坏的有效前兆特征。