單軸壓縮和劈裂試驗下不同巖性巖石聲發射特性研究

花曉鳴，羅晨曦，茍曉軍，李富明，張海超

(中鐵西南科學研究院有限公司，四川 成都 610000)

0 引 言

21世紀是地下工程建設高速發展的時代，隨著工程越往深部探索，工程地質災害的發生頻率也隨之增高[1]。在研究地質災害發生機制中，聲發射(Acoustic Emission)技術作為一種無損傷可以監測材料內部裂紋擴張的新型檢測手段，廣泛應用于土木工程、礦業工程、材料工程等行業[2-3]。在開挖的地下工程中，巖體往往受自重影響處于受壓狀態，有些局部區域處于受拉狀態，而壓拉應力是導致工程結構體發生變形和垮塌的主要原因[4]。因此，在以往的研究中，學者們討論了各類巖石在單軸壓縮[5-7]和巴西劈裂[8-10]試驗下表現出的聲發射特性。

李術才等[5]對砂巖單軸壓縮全過程進行聲發射監測發現，巖石在微裂紋壓密階段、彈性變形階段和塑性變形階段的聲發射敏感性微弱，在裂紋擴張階段聲發射活動更為活躍。李庶林等[7]對三山島金礦礦石進行單軸壓縮試驗發現，巖樣聲發射事件率在應力峰值強度前出現相對平靜期，峰值強度后聲發射現象仍然明顯。余賢斌等[8]對砂巖進行巴西劈裂試驗發現，巖石層理方向對聲發射現象有一定的影響，且不同種類巖石聲發射特性差別較大。王林均[11]對花崗巖和砂巖樣品進行單軸壓縮試驗，并監測樣品破裂全程的聲發射信號發現，砂巖樣品在接近破壞時，微裂縫活動仍占據主導地位。譚贏等[12]對花崗巖、灰巖、砂巖、大理巖4種巖石進行巴西劈裂試驗，采集試樣破裂全過程的聲發射信號發現，在劈裂荷載下，巖石破裂產生的聲發射信號的累計振鈴計數呈穩定增長期、突增期、平靜期3個階段。……