大理岩单轴受压破坏过程的声发射特征研究
周忠良，屠晓利
(东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳 110004 )
摘 要:在钢性试验机上，对大理岩进行了单轴受压破坏全过程的声发射试验。试验采用完整和含天然裂隙两种试样，并对完整试样采用不同的加载速度，得到了大理岩的力学特性和声发射特征，包括应力-应变曲线、全过程的声发射事件时间分布和声发射高频信号的频率分布等。研究表明：加载速度快大理岩更容易产生声发射信号现象；声发射信号的两个峰值期是在最大应力前后两个时间点，而不是在最大应力时，其中后者说明了岩石残余应力的存在；大理岩声发射有高频率高幅值信号产生，这些高频信号的频段分布范围相同。
关键词:大理岩；单轴压缩；天然裂隙；声发射；高频信号
1 前言
目前。在矿山的开采过程中，声发射监测还只能作为预测预报矿山灾害事故的补充手段。虽然国内外一些学者对岩石声发射信号进行一些有益的研究[1-8]，但把声发射作为一种监测岩体的稳定性，预测预报可能发生事故的可靠性手段尚还存在许多困难。一方面是由于声发射理论自身的不足，另一方面则是因为各种岩石的不同结构构造。岩石是一种依赖于材料性质，外部条件的一种复杂变形体，因其形成环境条件、矿物成分及组成结构、胶结物不同，并且后期所受到的地质构造作用也不尽相同，必然有不同的结构。这些不同结构岩石在受到不同方式的破坏力时，其声发射特征也不相同。因此有必要对岩石受力破坏过程中的声发射特征进行进一步的研究。有利于提高声发射系统对岩体稳定性监测以及对可能发生事故预测预报的可靠性。本次试验采用大理岩试件，对在不同加载速度下试件破坏的声发射特征进行了研究。尤其是对含天然裂隙的大理岩的研究，其声发射特征和破坏形式与完整试件有很大的区别，对进行岩体的稳定性分析有着方向性作用。对大理岩单轴压缩破坏过程下声发射高频部分的特征与分布也进行了研究。
2 实验室试验
由于岩石在岩体结构中的破坏主要以压缩外载荷作用下的内部张裂破坏为主，因此本次试验采用对大理岩进行单轴压缩，并且选择无明显裂隙和含天然裂隙两种试件进行加载。研究它们全破坏过程声发射信号的特征和规律。试验采MYL-500刚性压力机、美国PAC公司生产的PCI-2便携式4通道声发射监测系统和SA-4动态应变仪三套设备。为了测定大理岩单轴受压破坏的声发射大事件，选定声发射的门槛值为80dB。选用型号为R15的探头两枚，探头峰值频率为140.62KHz，频率响应范围为20～600KHz。为了保证探头与试件接触良好并尽可能的减少噪声的影响，将探头表面涂一层黄油，用松紧带固定在试件上。试验时，保持加载过程与声发射监测同步。
大理岩单轴受压破坏过程的声发射特征研究全文
