三軸應(yīng)力下巖石剪切破裂的聲發(fā)射特征及破裂面形態(tài)分析.pdf

1、巖石是一種由多種礦物質(zhì)組成的不均質(zhì)體，因此巖石的性質(zhì)較為復(fù)雜。巖石的破壞情況在自然界以及工程中較難預(yù)測(cè)，本文通過(guò)施加三軸應(yīng)力條件，研究巖石剪切變形破壞過(guò)程中的聲發(fā)射峰值頻率特征、逾滲特征、以及表面不平整度特征,來(lái)尋求一些巖石剪切破壞的敏感指標(biāo)。
　　采用大型真三軸試驗(yàn)機(jī)對(duì)花崗巖和石灰?guī)r進(jìn)行雙面剪切試驗(yàn)和單面剪切試驗(yàn)，結(jié)合聲發(fā)射儀器采集試驗(yàn)過(guò)程中的聲學(xué)信號(hào)，獲取花崗巖雙面剪切全過(guò)程中的剪切應(yīng)力-時(shí)間特征曲線及聲發(fā)射參數(shù)-時(shí)間特征曲線

2、。分析施加不同法向和側(cè)向應(yīng)力時(shí)，等速剪切變形破壞過(guò)程的聲發(fā)射峰值頻率變化特征。試驗(yàn)結(jié)果表明：法向應(yīng)力的改變會(huì)引起破壞形式的不同(穩(wěn)態(tài)破壞與失穩(wěn)破壞)，從而引起峰值頻率特征的差異；側(cè)向應(yīng)力的改變對(duì)峰值頻率特征無(wú)明顯影響；剪切過(guò)程中的聲發(fā)射峰值頻率可分為波動(dòng)期、上升期、波動(dòng)期、下降期和穩(wěn)定期；峰值頻率能夠大致反映出巖石的破壞臨界點(diǎn)位置，可以作為反映花崗巖剪切破壞情況的一項(xiàng)指標(biāo)。峰值頻率變化特征還可以反映出破壞過(guò)程中剪應(yīng)力的變化情況。

3、　　分析剪切破壞過(guò)程中的逾滲特征，發(fā)現(xiàn)事件的連通率C能夠作為判斷巖石破壞的依據(jù)。在花崗巖雙面剪切破壞過(guò)程中，當(dāng)事件的空間占有率達(dá)到60％至65％時(shí)，剪應(yīng)力達(dá)到最大值，花崗巖發(fā)生穩(wěn)態(tài)破壞或失穩(wěn)破壞；在花崗巖和石灰?guī)r的單面剪切破壞過(guò)程中，當(dāng)事件的空間占有率達(dá)到55％至60％時(shí)，剪應(yīng)力達(dá)到最大值，巖石試樣發(fā)生破壞。能量的累積增長(zhǎng)速率也可作為判斷巖石破壞的依據(jù)，剪切破壞過(guò)程中，彈性變形和彈塑性變形階段，能量累積值的增長(zhǎng)速率較快；剪應(yīng)力峰值之后巖

4、樣發(fā)生破壞，能量累積值增長(zhǎng)速率明顯降低。
　　表面不平整度是表面微觀幾何形狀誤差的表征形式，本文從表面不平整度的高度參數(shù)（輪廓的平均算術(shù)偏差Rsa、輪廓的不平度平均高度Rsz、以及輪廓最大高度Rsy）角度研究剪切破裂面的形貌特征。發(fā)現(xiàn)在花崗巖的雙面剪切破壞和單面剪切破壞過(guò)程中，法向應(yīng)力值越大， Rsa、Rsz、以及Rsy的值越小；側(cè)向應(yīng)力值對(duì)Rsa、Rsz、以及Rsy的值均無(wú)明顯影響；在石灰?guī)r的單面剪切破壞過(guò)程中，法向應(yīng)力值越大，