紅砂巖特征強(qiáng)度點(diǎn)聲發(fā)射特性研究.pdf

1、在深部高應(yīng)力條件下，巖體主要以脆性破壞為主，巖石的脆性破壞與巖石內(nèi)部裂紋演變息息相關(guān)，而起裂強(qiáng)度和損傷強(qiáng)是裂紋演化過(guò)程中兩個(gè)非常重要的分界點(diǎn)。本文以紅砂巖作為特征強(qiáng)度的研究對(duì)象，通過(guò)單軸加載聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)對(duì)紅砂巖的特征強(qiáng)度進(jìn)行研究，探討和對(duì)比三種確定特征強(qiáng)度的方法，并分析了聲發(fā)射事件數(shù)、振鈴計(jì)數(shù)和能量在特征點(diǎn)處的特征，同時(shí)，基于聚類(lèi)分析法對(duì)破壞前的聲發(fā)射信號(hào)峰值頻率進(jìn)行分析，并分析了破壞前聲發(fā)射ΣN/ΣE和破壞特征。本文研究的主要結(jié)論如下：

2、
　　（1）紅砂巖的起裂強(qiáng)度約為峰值強(qiáng)度的0.24~0.47倍，損傷強(qiáng)度約為峰值強(qiáng)度的0.7~0.87倍；
　?。?）在聲發(fā)射參數(shù)取值法中，通過(guò)振鈴計(jì)數(shù)第一次突增估判起裂強(qiáng)度點(diǎn)更為簡(jiǎn)單可靠，而估判損傷強(qiáng)度點(diǎn)時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮能量分析；根據(jù)聲發(fā)射特征將巖石分為兩類(lèi)：第一類(lèi)巖石為損傷點(diǎn)后聲發(fā)射出現(xiàn)平靜期，第二類(lèi)巖石為損傷點(diǎn)后聲發(fā)射持續(xù)；
　?。?）峰值頻率隨荷載的增加數(shù)量逐漸增多，分布范圍變得更寬，在加載初期主要集中在120KH

3、z和280KHz左右，在臨近破壞時(shí)，峰值頻率集中帶范圍變廣，同時(shí)伴隨著較多高于400KHz的峰值頻率出現(xiàn)；
　　（4）當(dāng)應(yīng)力低于起裂強(qiáng)度時(shí)，低頻率數(shù)量與總頻率數(shù)的比波動(dòng)性大，總體上呈減小的趨勢(shì)，但兩類(lèi)頻率數(shù)量均增加，應(yīng)力超過(guò)起裂強(qiáng)度后，該比值保持平穩(wěn)直至應(yīng)力達(dá)到峰值強(qiáng)度的90％，之后高頻所占的比例增加；
　?。?）在起裂點(diǎn)處，一類(lèi)頻率與總頻率數(shù)比值與時(shí)間曲線出現(xiàn)了拐點(diǎn)，即減小趨勢(shì)向平穩(wěn)趨勢(shì)過(guò)度的拐點(diǎn)，損傷點(diǎn)處的該比值則處于平

4、穩(wěn)趨勢(shì)；通過(guò)聲發(fā)射峰值頻率很難判斷出巖石的損傷強(qiáng)度；
　　（6）紅砂巖破壞前的r值（ΣN/ΣE）曲線呈現(xiàn)“階梯”狀，臨近破壞時(shí)，r值在整個(gè)過(guò)程中最小，因此，可通過(guò)r值的來(lái)預(yù)判巖石的破壞；
　?。?）r值在起裂點(diǎn)及損傷點(diǎn)處的變化差異性大，并無(wú)規(guī)律性可言，因此，通過(guò)r值的變化估判巖石的起裂強(qiáng)度點(diǎn)和損傷強(qiáng)度點(diǎn)是不可行的；
　?。?）紅砂巖的破壞模式主要以X共軛斜面剪切破壞為主，對(duì)試驗(yàn)前后的紅砂巖進(jìn)行顯微鏡掃面試驗(yàn)，破壞后巖石