不同频率增幅疲劳荷载下双裂隙花岗岩破裂演化声发射特性与裂纹形态研究

为了揭示疲劳加载频率对裂隙岩石破裂演化特征的影响,采用GCTS-RTR 2000岩石力学试验系统、实时声发射监测和试验后CT扫描相结合的手段,对预制裂隙逼近角为50°的矿山岩石开展了增幅疲劳加载力学试验。试验结果表明:(1)随加载频率的增加,岩石的强度、变形和疲劳寿命随之增大,岩石体积应变增加速率呈现出稳定增加到突增的趋势,在最后一级疲劳水平变形迅速增加直至试样破坏。(2)声发射振铃数、声发射能量变化、以及裂纹扩展行为受控于加载频率。累计振铃计数和累计能量随加载频率的增加而增加。频谱分析揭示了6种典型的裂纹演化类型,裂纹大小与频率呈负相关规律,随加载频率的增加,高频高幅信号所占比例降低,说明较高加载频率易形成大尺寸裂纹。(3)岩桥段的CT扫描图像表明受疲劳荷载作用后裂纹网络规模随着加载频率的增加而增大,在低加载频率条件下,预制裂隙更容易沟通并贯穿于岩桥锁固段,然而,较高加载频率下裂隙不易沟通。试验结果有助于深入理解增幅疲劳荷载作用下不同加载频率对岩石疲劳力学行为及破裂演化的影响,可为岩体在增幅疲劳荷载作用下结构劣化监测预警、模式识别及岩体的长期稳定性提供必要的理论依据。