花岗岩破裂全过程声发射特性研究.pdf

第 25 卷 增 2 岩石力学与工程学报 Vol.25 Supp.2 2006 年 10 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct.，2006 花岗岩破裂全过程的声发射特性研究 1 2 1 1 1 赵兴东 ，唐春安 ，李元辉 ，袁瑞甫 ，张建勇 (1. 东北大学 资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110004 ；2. 大连理工大学 岩石破裂与失稳研究中心，辽宁 大连 116024) 摘要：声发射是许多材料发生脆性破坏(包括其微裂纹的初始、扩展)过程中伴随的很普遍的现象。应用两套声发射 系统，研究在单轴压缩荷载条件下 10 个花岗岩样(70 mm ×70 mm ×150 mm)破裂过程中，随加载时间、应力变化 其声发射活动的特性；通过应用单纯形算法对声发射事件定位，分析岩样破裂过程中其内部微裂纹初始、扩展过 程的空间演化模式。试验结果表明：(1) 在整个岩石破裂过程中，声发射活动随加载时间、应力变化表现出不同的 特征；(2) 在初始加载阶段直至初始裂纹形成之前，其声发射活动不是很明显；一旦岩样出现初始裂纹，在其加载 时间点和相应的应力点处声发射事件明显增多；(3) 在裂纹初始形成之后到微裂纹扩展之前，声发射活动处于一段 平静期，裂纹稳定扩展直至岩石完全破坏，声发射活动变得异常活跃，特别在微裂纹扩展的非稳定阶段，声发射 事件随加载时间及应力变化率非常显著。对于岩样内部初始裂纹形成之后的“平静区”而言，初始裂纹形成之后， 并非裂纹随着荷载或者应变的变化而直接扩展，而需要蓄积一定的加载能量，在能量蓄积一定程度之后再进行扩 展，即岩石初始破裂之后，其内部应力场需要寻求新的平衡，新应力平衡达到之后裂纹才开始进一步扩展；同样， 当岩石完全破坏之后，应力也没有立即完全释放，亦是达到新的应力平衡之后，才完全失去其强度。声发射事件 定位结果直观的反映岩样内部裂纹扩展空间位置、扩展方向以及裂纹扩展的空间曲面形态，这对于深入研究岩石 破裂失稳机制是十分有意义的。 关键词：岩石力学；声发射；岩石破裂；单轴加载 中图分类号：TU 457 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2006)增 2 –3673 –06 STUDY ON AE ACTIVITY CHARACTERISTICS UNDER UNIAXIAL COMPRESSION LOADING 1 2 1 1 1 ZHAO Xingdong ，TANG Chun′an ，LI Yuanhui ，YUAN Ruifu ，ZHANG Jianyong (1. School of Resources and Civil Engineering ，Northeastern University ，Shenyang ，Liaoning 110004，China； 2. Center for Rock Instability and Seismicity Research ，Dalian University of Technology ，Dalian ，Liaoning 116024，China) Abstract ：Acoustic emission(AE) ，which is produced by the microcracks occurrence or growth ，is an ubiguitous phenomenon associated with brittle fracture in many materials such as rock and concrete. AE technique