單軸壓縮下石灰巖聲發射主頻特征*

劉城成,王創業,韓天宇,游茹,隋青瑞

(內蒙古科技大學 礦業與煤炭學院,內蒙古 包頭 014010)

巖石內部微裂紋受力的作用下閉合、擴展貫通過程中以瞬態彈性波釋放應變能的現象叫做巖石的聲發射(Acoustic Emission,AE)[1].聲發射信號由材料內部微缺陷本身產生,每一個聲發射信號都反映了材料內部微缺陷的動態發展信息[2].

張艷博等[3]發現室內巖石破壞試驗與工程現場巖爆現象具有一致性;何滿潮等[4]認為聲發射主頻的復雜組成成分與巖石裂紋的破裂模式相關;趙奎等[5]采用聲發射信號的頻域信息表征巖石內部裂紋演化特征;龔囪等[6]記錄巖石破壞過程中不同的主頻特征;王創業等[7]研究了石灰巖、砂巖與類巖石在單軸壓縮條件下的力學特征及聲發射特性;高臻煒等[8]開展了含貫通節理的細砂巖單軸模擬試驗,研究了貫通節理的傾角、粗糙度對巖石破壞模式的影響.在單軸壓縮聲發射試驗研究不斷完善推進的同時,以石灰巖為研究對象的聲發射波形分析補充了聲發射方向研究對象和研究方法上的缺失,對巖土工程的安全建設具有重要的應用價值和現實意義.

以內蒙古烏海石灰巖為試驗對象,進行單軸壓縮聲發射試驗,采用主頻時頻域波形分析,研究和探尋石灰巖破裂失穩前兆.

1 試驗過程

1.1 試驗試件

石灰巖試件產地取自內蒙古烏海卡布其礦區,按照國際巖石力學學會(ISRM)試驗規程將石灰巖加工成Φ50 mm×H100 mm的標準圓柱形試件.測量記錄每塊石……