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复杂裂隙大理岩破坏声发射试验研究

发布时间:2020-08-27 19:16 阅读次数:

复杂裂隙大理岩破坏声发射试验研究

李银平1,2
   (1、中国科学院武汉岩士力学研究所             岩土力学重点实验室.湖北,武汉   430071),
(2、上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院    安全与防灾工程研究所,上海        200030)
 
摘   要:采用含预制裂隙大理岩块试件,对压剪应力场中试件破坏过程声发射特征进行研究。试验表明预制裂纹对试件的影响是显著的。试验观测到不同试件的不同声发射特征,这表明它们的损伤断裂过程的不同机制。对于一些以张拉型翼裂萌生、扩展为破坏机理的岩样,还表现出明显的二次峰值现象。锯齿型裂纹的情况较为复杂,其破坏具有不同于其他试件的特征。破坏之前有相当长一段时间,声发射也较为活跃,且增幅越来越大,破坏时出现最高峰值,破坏一瞬间的振铃累积数几乎达到全过程的一半,这表明含锯齿形裂纹的材料的破坏更具有突然性和不可预测性,对岩石材料强度以及岩体稳定性有关键的影响。
 
关键词          声发射,大理岩,翼形裂纹,锯齿型裂纹
分类号                                                       文献标识码                      文章编号
 
ACOUSTIC EMISSION CHARACTERS oF MARBLE WITH
COMPLICATED CRACKS UNDER COMPRESSION
Li Yinping 1.2
(1 Key Lab of Geomechanics,Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics,CAS,Wuhan 430071.China)

(2 School  of Civil Engineering and Mechanics,Shanghai JiaotongUniversity,Shanghai200240.China)

 

Abstract   An experimental approach on the characters of acoustic emission (AE) of marble samples with pre-existing cracks under compression is carried out. The experiment shows that the pre-existing cracks are of significant influence on rock samples. Different acoustic emission characters indicate different failure mechanisms of rock samples with different cracks. For some rock samples, in which the failure is due to the initiation and propagation of tension mode wing cracks, a secondary peak value phenomenon of AE counts is observed. For thesamples with pre-existing Zigzag cracks, the failure mechanism is more complicated. In a fairly long time before collapse, acoustic emission is active, and the increasing amplitude of AE counts become larger with increase of load. As the sample whole collapses, AE number reaches a peak value and the accumulated AE counts of failure process occupies almost half of the summation of whole load processes. This reveals that the failure of materialswith pre-existing zigzag cracks is more unexpected and unpredictable. The zigzag cracks are of key influence on strength and stability of rock mass.

Key words  acoustic emission, marble, wing crack, zigzag crack

1 引  言
 
岩石在荷载作用下发生破坏主要与裂纹的产生、扩展及聚合过程有关。裂纹形成或扩展时,造成应力松弛,储存的部分能量以应力波的形式突然释放出来,产生声发射现象[1]。声发射技术是研究岩石力学性质的一种较为有效的声学方法,人们通过对不同荷载作用下岩体声发射规律的研究,来推断岩石内部的性态变化,并将有关成果应用于预测、预报岩石工程破坏进程及地震发生的前兆。
 
文[2]对高围压条件下岩石破坏和摩擦滑动过程中声发射活动进行了测定,研究了围压对声发射计数变化特征和阶段划分的影响。

文[3]将声发射用于测量岩石破坏过程的信息,预测岩石的破坏类型。

文[4]利用声发射探测脆性村料的损伤面。

文[5]用声发射测量爆破干扰的影响范围。

文[6]对三维应力状态F岩石快速加卸载围压对声发射的影响进行了理论探时。文[7]通过对加卸荷应力状态下岩石类材料声发射变化的比较,揭示在工程卸荷作用下岩石类材料的声发射特性。文[8]用水泥砂浆模拟含裂隙岩石试样,对含裂隙岩石压剪断裂破坏的内在机理进行了研究。

 
本文采用含预制裂隙大理岩块试件,对压剪应力场中试件破坏过程声发射特征进行研究。试验采用声发射来揭示预制裂纹、岩桥等对试件的影响。作为特例对含锯齿型裂纹的情况进行了研究。

 

复杂裂隙大理岩破坏声发射试验研究全文