加轴压卸围压条件下北山花岗岩破坏特征

为了研究开挖扰动对花岗岩的破坏机理,对北山花岗岩进行了加轴压卸围压的三轴试验,试验中设置0.1,0.5,1.0,1.5,2.0 MPa/min五种卸围压速率,轴压加载速率是卸载速率的10倍,每一种卸载速率设置5,10,15,20,30 MPa五个围压,并在试验过程中记录声发射事件。分析了声发射事件数随卸载速率的变化规律,使用层次聚类的方法将声发射事件分为张拉破坏和剪切破坏,研究了卸载速率、围压和卸载时间对张剪比(张拉破坏与剪切破坏的比值)的影响,研究表明:(1)随着卸载速率的增加,声发射事件数呈幂函数下降,且围压越高,声发射事件数下降越明显;(2)裂纹的张剪比随着卸载速率的增加而增加,随着围压的增加减小,随着卸载时间增加降低;(3)围压卸载速率增加,岩石声发射b值降低,初始围压升高,对应的b值增加,且卸载速率和围压对张拉b值的影响比对剪切b值影响更明显;(4)基于Maxwell模型分析岩石内局部应力状态,并进一步研究了岩石破坏过程中张剪比变化的力学机理。     

高放废物地质处置库坑探设施微震信号特征研究

为了研究北山花岗岩巷道掘进过程中围岩稳定性,以高放废物地质处置库北山坑探设施为平台,使用IMS微震监测系统进行约180 d连续监测,使用小波分解研究了微震事件的P、S波到时以及频带能量分布特征,通过特征参量研究微震事件的分布特征,使用能量指数研究了完整段和破碎带危险事件分布情况,基于b值研究了围岩的稳定性。结果表明:小波分解可以准确确定微震事件P、S波的到时,并进一步对微震事件进行三维定位;微震事件主要以低震级的小事件为主,高震级大事件很少,完整岩石微震事件可以分为高震级和低震级2部分,破碎岩石微震事件比较集中在低震级区域;完整段危险事件约占总事件的55.88%,破碎带危险事件约占总事件的54.54%;根据微震事件频带能量分布将微震事件分为低频主震型和双频震动型,低频主震型能量主要分布在0~350 Hz,双频震动型能量主要分布在230~700 Hz区域和1 030~1 430 Hz区域,完整岩石中事件为低频主震型,破碎岩石中低频主震型和双频震动型共存。