脆性巖石應(yīng)力
——應(yīng)變?nèi)^程聲學(xué)特征演化規(guī)律

張國凱，李海波，王明洋，鄧樹新，王振

(1.南京理工大學(xué)機械工程學(xué)院，江蘇南京，210094；2.中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土力學(xué)與工程國家重點實驗室，湖北武漢，430071；3.陸軍工程大學(xué)爆炸沖擊防災(zāi)減災(zāi)國家重點實驗室，江蘇南京，210007)

巖石破裂過程一直是巖石力學(xué)研究的熱點。在大規(guī)模地下工程建設(shè)過程中，伴隨著巖體的開挖卸荷，圍巖內(nèi)部缺陷的孕育萌生、擴展、聚合等導(dǎo)致巖體力學(xué)特性劣化，甚至引起巖體工程的失穩(wěn)破壞，因此，研究巖石在加(卸)載下裂紋擴展規(guī)律及對應(yīng)的宏觀及細觀表征具有重要意義。聲發(fā)射(AE)是材料斷裂導(dǎo)致能量以應(yīng)力波形式釋放的現(xiàn)象，可用于研究脆性材料破裂及損傷過程[1-2]。目前，AE信號后處理主要包括AE特征參數(shù)分析法和波形分析法[3]。最常用的是AE特征參數(shù)分析，如AE能量[1-2]、參數(shù)b(與震源活動特征相關(guān)的參數(shù))[4]、振鈴計數(shù)和峰值頻率[5]、AE事件[6]等。紀洪廣[5]通過高頻和低頻傳感器同步測試花崗巖AE 演化，發(fā)現(xiàn)低頻與高頻AE 變化趨勢基本一致，但主頻帶在破裂過程中發(fā)生改變。EBERHARDT等[7]研究了Lac du Bonnet花崗巖破壞過程中AE信號平均持時、振鈴下降計數(shù)、能量等特征參數(shù)變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)AE活動頻繁時對應(yīng)新生裂紋的起裂。GANNE等[8]通過AE測試，發(fā)現(xiàn)巖石破裂過程中AE能量累積的4個階段分別對應(yīng)裂紋的產(chǎn)生、擴展、累積以及最終破壞的發(fā)生，且在材料破壞前出現(xiàn)明顯的能量加速釋放。LOCKNER[9]通過AE 測試發(fā)現(xiàn)，巖石破壞前AE事件率與非彈性應(yīng)變密切相關(guān)，AE 震源定位很好地表征了微破裂的萌生、匯聚發(fā)展過程。……