巖石常規(guī)三軸峰后加卸載變形破壞聲發(fā)射規(guī)律研究.pdf

1、巖石材料在發(fā)生斷裂破壞過程中必然會(huì)產(chǎn)生聲發(fā)射現(xiàn)象。聲發(fā)射現(xiàn)象是巖石內(nèi)部裂紋形成、發(fā)展，直至巖石破壞的表征現(xiàn)象，對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生過程具有指示作用。目前，對(duì)巖石聲發(fā)射研究主要集中在巖石單軸實(shí)驗(yàn)、常規(guī)三軸峰前試驗(yàn)等，而對(duì)巖石破壞進(jìn)入峰后階段的聲發(fā)射特性研究較少。然而，在實(shí)際工程中，采掘工作面周圍巖體是經(jīng)歷構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生破壞后重新形成的平衡狀態(tài)，這種狀態(tài)從工程的角度來看，類似于室內(nèi)試驗(yàn)巖樣峰后階段，采掘過程對(duì)圍巖體的力學(xué)作用就是一個(gè)加卸載過程

2、。因此，巖石峰后加卸載聲發(fā)射特性試驗(yàn)研究對(duì)分析圍壓穩(wěn)定、預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害具有重要意義。
　　本文重點(diǎn)研究巖石峰后加卸載圍壓條件下,巖石力學(xué)性質(zhì)與聲發(fā)射特征之間的內(nèi)在關(guān)系，為建立基于巖體峰后聲發(fā)射特性為基礎(chǔ)的礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)分析奠定基礎(chǔ)。此次試驗(yàn)主要的研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　（1）在常規(guī)三軸壓縮巖石變形破壞聲發(fā)射試驗(yàn)過程中，試件在達(dá)到裂紋啟裂強(qiáng)度后，出現(xiàn)相對(duì)較多的聲發(fā)射現(xiàn)象，但在啟裂強(qiáng)度前，聲發(fā)射現(xiàn)象相對(duì)較少；在試件強(qiáng)度達(dá)到其損

3、傷強(qiáng)度σcd后，聲發(fā)射現(xiàn)象開始趨于活躍。在達(dá)到峰值強(qiáng)度前，出現(xiàn)聲發(fā)射平靜期，標(biāo)志著試件即將發(fā)生破壞。在試件達(dá)到殘余強(qiáng)度后，出現(xiàn)聲發(fā)射現(xiàn)象相對(duì)減少，聲發(fā)射累計(jì)振鈴計(jì)數(shù)整體趨勢下降，累計(jì)振鈴計(jì)數(shù)曲線斜率趨近于零。
　?。?）在常規(guī)三軸殘余階段直接卸圍壓聲發(fā)射試驗(yàn)過程中，卸圍壓之前（即殘余階段），聲發(fā)射現(xiàn)象相對(duì)較少，但開始卸圍壓一段時(shí)間之后，聲發(fā)射現(xiàn)象開始趨于活躍，所釋放出來的振鈴計(jì)數(shù)和能量大幅度增加，并且在卸圍壓的過程中，隨著圍壓的減

4、小，試件釋放出來聲發(fā)射信號(hào)就越多，累計(jì)振鈴計(jì)數(shù)曲線斜率的越大。
　　（3）隨著圍壓的增大，損傷強(qiáng)度σcd、峰值強(qiáng)度等力學(xué)參數(shù)以及幅值、最大振鈴計(jì)數(shù)、能量計(jì)數(shù)率等聲發(fā)射參數(shù)都有隨之增大的趨勢，并且圍壓越高，試件內(nèi)部所儲(chǔ)存的能量也就越大，在卸圍壓過程中所釋放的能量也就越大。
　　（4）對(duì)于常規(guī)三軸殘余階段的加卸載試驗(yàn)中，無論是循環(huán)加卸載還是分級(jí)卸載一次加載，加載過程與卸載過程具有相似的聲發(fā)射特征。
　?。?）在沒卸圍壓之前

5、，初始圍壓條件下殘余階段內(nèi)的釋放出來的聲發(fā)射信號(hào)比較多，釋放出來的能量也比較大；每次開始卸圍壓后，都會(huì)出現(xiàn)大量的聲發(fā)射信號(hào)，并且聲發(fā)射能量都比上一階段內(nèi)的殘余強(qiáng)度所釋放出來的聲發(fā)射能量要強(qiáng)，累計(jì)振鈴計(jì)數(shù)迅速增加,累計(jì)振鈴計(jì)數(shù)曲線與時(shí)間的關(guān)系曲線的斜率也增大，但是隨著卸載次數(shù)的增多，試件所釋放出來的聲發(fā)射信號(hào)及聲發(fā)射能量卻逐漸減少，接收到的累計(jì)振鈴計(jì)減少，累計(jì)振鈴計(jì)數(shù)斜率也隨之減小，幅值的大小范圍也在逐漸減小，釋放出來的能量也有所降低；<

6、br>　?。?）達(dá)到每個(gè)圍壓階段的殘余強(qiáng)度時(shí)，聲發(fā)射信號(hào)較為穩(wěn)定，累計(jì)振鈴計(jì)數(shù)曲線斜率較為平緩，在不同圍壓下的殘余階段下，釋放出來的聲發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度各不相同，隨著圍壓的減小，聲發(fā)射信號(hào)也隨之減少，釋放出來的聲發(fā)射能量也在逐漸減弱。
　?。?）在將圍壓恢復(fù)至初始圍壓值過程中，剛開始加圍壓階段內(nèi)，接收到的聲發(fā)射信號(hào)較為強(qiáng)烈，累計(jì)振鈴計(jì)數(shù)曲線斜率有所增加，但將圍壓恢復(fù)至初始值并保持穩(wěn)定后再施加軸向應(yīng)力，施加軸向應(yīng)力初始階段，產(chǎn)生的聲發(fā)射現(xiàn)