落錘沖擊下凍結(jié)單裂隙砂巖力學(xué)及聲發(fā)射特征試驗(yàn)研究

摘要：高原寒區(qū)礦山巖體受低溫環(huán)境和動載擾動等影響會產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。現(xiàn)有研究大多圍繞裂隙砂巖在不同凍結(jié)溫度下的靜力學(xué)特性，考慮到工程開挖的影響，需要進(jìn)一步研究凍結(jié)裂隙砂巖在動載作用下的力學(xué)及聲發(fā)射特征。開展了凍結(jié)單裂隙砂巖的落錘沖擊試驗(yàn)，結(jié)合聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)分析了凍結(jié)單裂隙砂巖力學(xué)及聲發(fā)射特征。試驗(yàn)結(jié)果表明：① 裂隙傾角增加會引起應(yīng)變時(shí)程曲線在應(yīng)變峰值前回彈幅度增大，裂紋由裂隙兩側(cè)分布轉(zhuǎn)變?yōu)榱严渡舷聝啥朔植迹宦溴N下落高度增大后，應(yīng)變時(shí)程曲線在應(yīng)變峰值前出現(xiàn)明顯雙峰回彈，破壞明顯加劇；凍結(jié)溫度降低會使應(yīng)變峰值出現(xiàn)時(shí)間提前，且應(yīng)變峰值增大。② 微裂紋擴(kuò)展具有階段性特征，在應(yīng)變峰值處對應(yīng)較強(qiáng)的微破裂活動并伴有劇烈的能量釋放。③ 微破裂活動性隨裂隙傾角增大呈先增后減趨勢；落錘下落高度增大，微破裂活動劇烈程度階段性遞減；凍結(jié)溫度降低使微破裂活動發(fā)生時(shí)間提前。④ 微裂紋主要以張拉裂紋為主，與宏觀的破壞模式對應(yīng)。⑤ 熵值急劇增加是砂巖破壞前兆，可作為砂巖動態(tài)失穩(wěn)的預(yù)警指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：裂隙砂巖；凍結(jié)砂巖；落錘沖擊；動態(tài)力學(xué)；聲發(fā)射；熵值

中圖分類號：TD315 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

高原寒區(qū)礦山地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變，巖體內(nèi)部存在大量宏觀和微觀原生裂隙[1]，同時(shí)還面臨低溫環(huán)境[2]和開采爆破等動載[3]的影響，從而增加了礦山巖體失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)[4-6]。因此開展動載擾動下凍結(jié)裂隙巖石力學(xué)及聲發(fā)射特征的研究具有重要意義。

近年來許多學(xué)者通過室內(nèi)試驗(yàn)對裂隙凍巖力學(xué)特性進(jìn)行了大量研究。喬趁等[7]對飽水裂隙花崗巖進(jìn)行反復(fù)凍脹試驗(yàn)，分析了凍結(jié)溫度及凍融循環(huán)次數(shù)對飽水裂隙花崗巖凍脹力的影響規(guī)律。Bai Yao等[8]開展了凍結(jié)裂隙砂巖的三軸試驗(yàn)，對凍結(jié)裂隙砂巖的峰值強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度等力學(xué)特性進(jìn)行了研究。單仁亮等[9]通過凍脹力測試系統(tǒng)研究了貫通裂隙凍巖的力學(xué)特性，分析了貫通裂隙中凍脹力的演化規(guī)律，認(rèn)為試樣邊界條件對裂隙凍脹力影響顯著。李平等[10]開展了相似材料的雙裂隙類砂巖凍融循環(huán)和單軸壓縮試驗(yàn)，探討了類砂巖力學(xué)特性。賈蓬等[11]進(jìn)行了飽水裂隙巖石的凍融循環(huán)試驗(yàn)，探究了裂隙長度、裂隙寬度及巖性對凍融應(yīng)變特征值的影響。

裂隙凍巖在受載過程中，伴隨巖石內(nèi)部微觀裂紋的生成，能量以聲發(fā)射等形式釋放[12-13]。眾多學(xué)者圍繞巖石破裂過程中的聲發(fā)射特征進(jìn)行了分析。Zhou Xiaoping 等[14]利用聲發(fā)射和攝影捕捉技術(shù)對試件的開裂過程進(jìn)行監(jiān)測，運(yùn)用熵值理論定量探討了巖石聲發(fā)射的混沌特性。王宇等[15]通過聲發(fā)射監(jiān)測疲勞加載頻率對裂隙巖石的影響，結(jié)果表明聲發(fā)射特征受控于加載頻率。吳寶楊等[16]采用循環(huán)浸水方式對預(yù)制裂隙砂巖進(jìn)行無損浸水試驗(yàn)，探討了強(qiáng)度損失及聲發(fā)射特征。張國凱等[17]結(jié)合單軸壓縮試驗(yàn)和聲發(fā)射監(jiān)測，研究了裂隙巖石聲波及聲發(fā)射特征的變化關(guān)系。

然而上述研究大多圍繞裂隙凍巖在不同凍結(jié)溫度下的靜力學(xué)特性，考慮到工程開挖的影響，需要進(jìn)一步研究裂隙凍巖在動載作用下的力學(xué)及聲發(fā)射特征。因此，本文開展了凍結(jié)單裂隙砂巖的落錘沖擊試驗(yàn)，并結(jié)合聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)分析不同裂隙傾角、沖擊能量和凍結(jié)溫度對凍結(jié)單裂隙砂巖力學(xué)及聲發(fā)射特征的影響規(guī)律，旨在為高原寒區(qū)礦山的安全高效開采提供參考。

1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

1.1 試樣制備

本文選取砂巖為試驗(yàn)對象， 根據(jù)GB 50266?2013《工程巖體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，制備直徑50 mm、高100 mm 的標(biāo)準(zhǔn)圓柱試樣。采用YAD 微機(jī)控制電液伺服壓力試驗(yàn)機(jī)對試樣進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)，測得單軸抗壓強(qiáng)度、彈性模量和泊松比分別為73.1 MPa、9.2 GPa 和0.23。利用低場核磁共振儀測得試樣初始孔隙度為11.2%。

利用水刀在試樣中部預(yù)制寬2 mm、長20 mm 的裂隙，裂隙傾角（裂隙外法線與最大主應(yīng)力軸的夾角）分別為0，30，45，60，90°，如圖1 所示。將含裂隙試樣放在水中24 h 進(jìn)行飽水處理后，置于低溫環(huán)境（凍結(jié)溫度分別為?4， ?8， ?12， ?16， ?20 ℃）下凍結(jié)24 h，因預(yù)制貫穿裂隙無法持水，凍結(jié)后裂隙內(nèi)未存有填充冰。

1.2 試驗(yàn)系統(tǒng)

試驗(yàn)采用的JZ?5011 型落錘沖擊試驗(yàn)系統(tǒng)如圖2所示。落錘最大質(zhì)量為15 kg，落錘最大下落高度為2 m。系統(tǒng)設(shè)有防二次沖擊抱緊鎖，可防治落錘下落后反彈產(chǎn)生二次沖擊。采用RS?2A 型聲發(fā)射傳感器，頻響區(qū)間為 50～400 kHz，聲發(fā)射信號采樣頻率為3 MHz，中心頻率為150 kHz。在裂隙兩側(cè)對稱粘貼應(yīng)變片，保證應(yīng)變片與試樣表面緊密貼合。應(yīng)變片上方固定聲發(fā)射傳感器后，將試樣安置于試驗(yàn)臺上，并調(diào)節(jié)試驗(yàn)臺高度，直至試樣上表面與落錘垂直接觸。

1.3 試驗(yàn)參數(shù)

試驗(yàn)選定落錘質(zhì)量為9.5 kg（經(jīng)測試可保證試樣單次沖擊下發(fā)生破壞）。具體的落錘沖擊試驗(yàn)參數(shù)見表1。設(shè)置0.6，0.7，0.8，0.9，1.0 m 共5 個(gè)落錘下落高度，分別對應(yīng)55.86， 65.17， 74.48， 83.79， 93.10 J 這5 種不同的沖擊能量。應(yīng)變率范圍為3.12～23.84/s，為準(zhǔn)動態(tài)加載。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 應(yīng)變時(shí)程曲線及破壞模式

不同裂隙傾角、落錘下落高度和凍結(jié)溫度條件下，單裂隙砂巖的應(yīng)變時(shí)程曲線及最終破壞模式如圖3 所示。為直觀體現(xiàn)不同裂隙傾角、落錘下落高度及凍結(jié)溫度對沖擊過程中應(yīng)變峰值出現(xiàn)時(shí)間的影響，對時(shí)間進(jìn)行了歸一化處理，將沖擊時(shí)間與總時(shí)間之比定義為時(shí)間比，其中壓應(yīng)變?yōu)樨?fù)值，拉應(yīng)變?yōu)檎怠?/p>

從圖3（a）可看出，具有不同裂隙傾角的凍結(jié)單裂隙砂巖極限壓應(yīng)變介于?1 200×10?6～?600×10?6，且破壞時(shí)應(yīng)變響應(yīng)增幅最為顯著。在不同裂隙傾角條件下，應(yīng)變時(shí)程曲線起始位置基本重合；壓應(yīng)變增大后，曲線于極限壓應(yīng)變之前出現(xiàn)回彈現(xiàn)象，且回彈幅度隨裂隙傾角增大而增大；裂隙傾角為30°時(shí)曲線于末端出現(xiàn)拉應(yīng)變。具有不同裂隙傾角的試樣，其裂紋經(jīng)由預(yù)制裂隙尖端處起裂，逐步擴(kuò)展合成主控裂紋延伸至試樣上下表面，而后貫穿整個(gè)試樣。宏觀裂紋的擴(kuò)展均由裂隙或裂隙尖端的應(yīng)力集中位置萌生，這是由于裂隙引起試樣的局部應(yīng)力集中。裂隙傾角為0，30°時(shí)試樣裂紋分布于裂隙兩側(cè)，裂隙傾角為90°時(shí)試樣僅出現(xiàn)上端的翼裂紋、下端的拉裂紋及遠(yuǎn)場拉裂紋。這是由于裂隙使得能量傳遞不均，因而裂隙擴(kuò)展體現(xiàn)為非均勻分布。

從圖3（b）可看出，不同落錘下落高度下，極限壓應(yīng)變對應(yīng)的時(shí)間比均為0.7 左右。當(dāng)落錘下落高度增至1.0 m 時(shí)，曲線在極限壓應(yīng)變之前出現(xiàn)雙峰回彈， 且極限壓應(yīng)變?yōu)槁溴N下落高度為0.6 m 時(shí)的2 倍。試樣裂紋隨落錘下落高度的增加而增加，且表面碎塊明顯增多。

從圖3（c）可看出，隨著凍結(jié)溫度降低，試樣極限壓應(yīng)變呈遞增趨勢，且極限壓應(yīng)變對應(yīng)的時(shí)間比逐漸減小。凍結(jié)溫度分別為?4，?8 ℃ 時(shí)，極限壓應(yīng)變?yōu)?1 000×10?6～?1 500×10?6；凍結(jié)溫度降低至?20 ℃時(shí)，極限壓應(yīng)變上升至?2 278×10?6；?20 ℃ 凍結(jié)溫度下極限壓應(yīng)變較?4 ℃ 時(shí)增大35.2%。?16，?20 ℃ 凍結(jié)溫度下，曲線于極限壓應(yīng)變后均出現(xiàn)二次下降。?4，?8，?12 ℃ 凍結(jié)溫度下裂紋數(shù)目增加且分布愈發(fā)密集，?12 ℃ 時(shí)試樣出現(xiàn)較多宏觀裂紋，破壞最為嚴(yán)重。凍結(jié)溫度低于?16 ℃ 后裂紋較少，同時(shí)隨著溫度降低，上端裂紋傾角沿順時(shí)針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。上述結(jié)果表明凍結(jié)溫度初步降低后，試樣的承載力增強(qiáng)，有助于裂紋擴(kuò)展，試樣破碎程度較高；凍結(jié)溫度降低至?16 ℃ 時(shí)，低溫產(chǎn)生的凍脹損傷會抑制凍結(jié)砂巖強(qiáng)度的增大，因此裂紋擴(kuò)展逐漸減少。

2.2 聲發(fā)射參數(shù)特征

以試樣A?0 為例，落錘沖擊下凍結(jié)單裂隙砂巖聲發(fā)射參數(shù)演化曲線如圖4 所示。可看出聲發(fā)射參數(shù)演化過程分為3 個(gè)階段：① 階段I：微裂紋初始萌生階段。該階段累計(jì)能量及撞擊數(shù)曲線均相對平穩(wěn)，振鈴計(jì)數(shù)僅有少量激增點(diǎn)出現(xiàn)，且對應(yīng)的應(yīng)變時(shí)程曲線較為平緩。② 階段II：裂紋局部貫通階段。當(dāng)荷載進(jìn)一步增大時(shí)，聲發(fā)射振鈴計(jì)數(shù)隨之波動，撞擊數(shù)出現(xiàn)增長趨勢，該階段應(yīng)變時(shí)程曲線呈下降趨勢，壓應(yīng)變迅速增大。應(yīng)變時(shí)程曲線的極限壓應(yīng)變處，累計(jì)能量呈直線上升趨勢，表明聲發(fā)射活動性增強(qiáng)，裂紋加速擴(kuò)展貫通，試樣內(nèi)的彈性能短時(shí)間內(nèi)釋放。③ 階段III：宏觀破壞階段。在極限壓應(yīng)變出現(xiàn)后，試樣內(nèi)累計(jì)能量快速釋放，發(fā)生失穩(wěn)破壞。該階段累計(jì)能量呈臺階式緩慢上升，振鈴計(jì)數(shù)迅速下降至較低水平。

聲發(fā)射累計(jì)能量可用于表征試樣的損傷演化規(guī)律，因此對聲發(fā)射累計(jì)能量進(jìn)行歸一化處理來定義損傷變量D。損傷曲線呈3 段式發(fā)展（A，B，C 為階段分界點(diǎn)） ，按損傷變量D 的增長趨勢進(jìn)行分段擬合，AB 段、BC 段的損傷增長速率見表2。

式中：Ea 為損傷后隨機(jī)事件的累計(jì)能量；Et 為總累計(jì)能量[18]。

由表2 可知：在AB 段， 損傷增長速率保持在0.50～2.17，損傷較為輕微，主要源于微裂紋的萌生和擴(kuò)展；在BC 段，多數(shù)試樣損傷增長速率明顯增大，最高可至44.44。不同條件下?lián)p傷增長速率有明顯差異：隨著裂隙傾角增大，損傷增長速率先增后減；隨著落錘下落高度增加，損傷增長速率呈持續(xù)下降趨勢；隨著凍結(jié)溫度降低，損傷增長速率出現(xiàn)波動，這與試樣的宏觀破壞規(guī)律吻合。

2.3 微破裂活動性

本文引入時(shí)間函數(shù)F（τ）（τ 為一系列連續(xù)聲發(fā)射事件的平均間隔時(shí)間）[19]分析凍結(jié)單裂隙砂巖的微破裂活動性，該函數(shù)反映了聲發(fā)射事件于滑動時(shí)間窗口內(nèi)（事件的時(shí)間間隔）發(fā)生的頻率，F(xiàn)（τ）值越大，微破裂活動性越強(qiáng)。

不同裂隙傾角、落錘下落高度和凍結(jié)溫度條件下，凍結(jié)單裂隙砂巖的F（τ）演化過程如圖5 所示。可看出F（τ）整體呈波動變化，存在間歇性增強(qiáng)與減弱特征。在階段I，多數(shù)試樣的聲發(fā)射信號較少甚至沒有，主要變化集中在后2 個(gè)階段。在階段II，除個(gè)別試樣外，F(xiàn)（τ）整體呈增強(qiáng)趨勢，在階段II 末期達(dá)到最大值。在階段III，F(xiàn)（τ） 波動呈減弱趨勢。

隨著裂隙傾角增大，F(xiàn)（τ）的峰值先減后增。其中0， 90°裂隙傾角試樣的F（τ）相似性較高，在階段II 初始位置， F（τ）出現(xiàn)較強(qiáng)增幅，在階段III 時(shí)F（τ）峰值可達(dá)1 200/s，微破裂活動性較強(qiáng)。30，60°裂隙傾角試樣的F（τ）峰值對應(yīng)的時(shí)間比為0.63 左右，與90°裂隙傾角試樣相近。

隨著落錘下落高度增大，F(xiàn)（τ）的峰值呈階段性遞減趨勢。落錘下落高度為0.6 m 時(shí)，F(xiàn)（τ）的峰值為1 300/s 左右；落錘下落高度增大到0.7，0.8 m 后，F(xiàn)（τ）的峰值降低至1 030/s； 當(dāng)落錘下落高度升至0.9，1.0 m 時(shí)， F（τ） 的峰值再次下降， 并保持在800～900/s。落錘下落高度增加使得沖擊能量增大，此時(shí)試樣宏觀破壞更為迅速，所以聲發(fā)射事件活動性隨著落錘下落高度增大而逐漸降低。

在不同凍結(jié)溫度條件下， F（τ） 的峰值均處于1 200/s 左右，峰值差異性較小。隨著凍結(jié)溫度降低，F(xiàn)（τ） 波動頻率增加， 對應(yīng)為裂紋發(fā)生迅速。階段II 隨著凍結(jié)溫度降低逐漸縮短，表明試樣破壞逐漸提前，凍結(jié)溫度分別為?4，?20 ℃ 時(shí)，進(jìn)入階段III 對應(yīng)的時(shí)間比相差0.5 左右。

2.4 張剪裂紋占比

本文按照文獻(xiàn)[20]的劃分方式，采用AF（聲發(fā)射計(jì)數(shù)/持續(xù)時(shí)間）最大值與RA（上升時(shí)間/振幅）最大值之比作為試樣破裂類型評判指標(biāo)，用以區(qū)分張拉裂紋與剪切裂紋。不同工況下凍結(jié)單裂隙砂巖張剪裂紋占比如圖6 所示。

從圖6 可看出，落錘沖擊下凍結(jié)單裂隙砂巖的張拉裂紋占主導(dǎo)。當(dāng)裂隙傾角增加時(shí)，張拉裂紋占比呈先增大后減小趨勢。裂隙傾角為45°時(shí)張拉裂紋占比最大，達(dá)81%；裂隙傾角為0，30°時(shí)張拉裂紋占比基本一致。落錘下落高度對張拉裂紋占比的整體影響較小，落錘下落高度為0.7 m 時(shí)，張拉裂紋與剪切裂紋占比相近。隨著凍結(jié)溫度降低，張拉裂紋占比逐漸上升，最大達(dá)81%。

2.5 聲發(fā)射熵值演變特征

本文根據(jù)信息熵理論[21]，利用聲發(fā)射事件的不確定性探究凍結(jié)單裂隙砂巖的聲發(fā)射熵值演變特征。落錘沖擊下凍結(jié)單裂隙砂巖的聲發(fā)射熵值演變特征如圖7 所示。在階段Ⅰ，熵值呈上升趨勢；在階段II，熵值大多直接上升或經(jīng)歷小幅度下降后上升，混亂程度較高；在階段III，熵值曲線總體呈下降趨勢，系統(tǒng)的有序性增加。對于不同裂隙傾角的試樣，熵值的峰值差異性較大。不同落錘下落高度試樣的熵值峰值相似，均為1.90 左右；落錘下落高度為0.7，0.8 m 時(shí)熵值曲線波動規(guī)律一致，呈初始上升后小幅度下降趨勢，之后再次上升達(dá)到熵值峰值；落錘下落高度為0.9，1.0 m 時(shí)，在階段II 熵值峰值相近，熵值峰值對應(yīng)的時(shí)間比均為0.6 左右。除?4 ℃ 以外，其余凍結(jié)溫度下熵值曲線末端均呈上升趨勢，系統(tǒng)的無序性增加。這表明試樣在發(fā)生破壞后仍有殘余強(qiáng)度，支撐試樣繼續(xù)承載。隨著裂隙傾角和落錘下落高度增大，熵值波動頻率升高；隨著凍結(jié)溫度降低，熵值波動趨于密集，試樣內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)更趨于穩(wěn)定。試樣在應(yīng)變達(dá)到峰值前熵值呈增加趨勢，即試樣內(nèi)部微破裂的混亂程度增加，系統(tǒng)更加趨于無序化。

3 討論

沖擊荷載作用下凍結(jié)單裂隙巖石的力學(xué)特性存在明顯差異。低溫凍結(jié)過程使得巖石顆粒之間混合有孔隙冰，提高了巖石顆粒的膠結(jié)性，進(jìn)而提高了動態(tài)強(qiáng)度。但當(dāng)凍結(jié)溫度低到一定程度時(shí)，如果內(nèi)部孔隙及顆粒間距不能承受孔隙冰凍脹產(chǎn)生的損傷，將減弱低溫對動態(tài)強(qiáng)度的增強(qiáng)效應(yīng)，甚至降低動態(tài)強(qiáng)度。從試驗(yàn)結(jié)果來看，凍結(jié)溫度降低，試樣表面的宏觀裂紋呈先增多后減少的趨勢。隨著凍結(jié)溫度下降，應(yīng)變峰值出現(xiàn)的時(shí)間提前，且應(yīng)變峰值不斷增大。因此對于凍結(jié)裂隙巖石，存在臨界凍結(jié)溫度，當(dāng)?shù)陀谂R界凍結(jié)溫度時(shí)，凍脹損傷效應(yīng)不能忽略。

從熵值的演化規(guī)律可知，試樣在宏觀破壞階段熵值的峰值伴隨凍結(jié)溫度的降低呈遞減趨勢，且宏觀破壞階段時(shí)間逐漸增加，證明較低的凍結(jié)溫度使得巖石向有序狀態(tài)發(fā)展，破壞后試樣的承載相對時(shí)長也逐漸增加。因此，從微觀角度而言，凍結(jié)溫度的降低使得試樣抗沖擊能力逐漸增強(qiáng)，混沌程度減弱，?12 ℃ 是熵值演化趨勢發(fā)生轉(zhuǎn)變的臨界溫度。

熵值的快速增加是試樣破壞的前兆特征，從預(yù)警角度而言，凍結(jié)溫度降低一定程度上會降低破壞前兆識別的難度，這是由于應(yīng)變峰值出現(xiàn)前熵值的波動變化特征明顯，會縮短預(yù)警提前量。

4 結(jié)論

1） 隨著裂隙傾角增加，應(yīng)變時(shí)程曲線在應(yīng)變峰值出現(xiàn)前的回彈幅度增大，裂紋由裂隙兩側(cè)分布轉(zhuǎn)變?yōu)榱严渡舷聝啥朔植迹浑S著落錘下落高度增大，應(yīng)變時(shí)程曲線出現(xiàn)雙峰回彈，試樣碎塊掉落增多；隨著凍結(jié)溫度降低，應(yīng)變峰值出現(xiàn)的時(shí)間提前，且應(yīng)變峰值呈增大趨勢，低溫產(chǎn)生的凍脹損傷會使裂紋擴(kuò)展減少。

2） 沖擊荷載作用下凍結(jié)單裂隙砂巖的微裂紋擴(kuò)展具有階段性特征，可分為微裂紋初始萌生、裂紋局部貫通和宏觀破壞3 個(gè)階段，聲發(fā)射事件主要集中于后2 個(gè)階段，能量多在裂紋局部貫通階段釋放。

3） 裂隙傾角、落錘下落高度和凍結(jié)溫度不同時(shí)，F(xiàn)（τ）峰值有明顯差異。F（τ）峰值隨著裂隙傾角增大而先減后增，隨著落錘下落高度增大而階段性遞減；隨著凍結(jié)溫度降低，F(xiàn)（τ）峰值發(fā)生的時(shí)間逐漸提前。

4） 微裂紋主要以張拉裂紋為主，與宏觀的破壞模式對應(yīng)；隨著裂隙傾角增大，張拉裂紋占比先增大后減小；落錘下落高度對張拉裂紋占比的整體影響較小；凍結(jié)溫度降低，張拉裂紋占比增大。

5） 落錘沖擊下凍結(jié)單裂隙砂巖的熵值呈波動變化，熵值急劇增加是破壞前兆，可作為砂巖動態(tài)失穩(wěn)的預(yù)警指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)（References）：

[ 1 ]郝天軒，徐新革，趙立楨. 煤巖裂隙圖像識別方法研究[J]. 工礦自動化，2023，49（10）：68-74.

HAO Tianxuan，XU Xinge，ZHAO Lizhen. Research onimage recognition method of coal rock fractures[J].Journal of Mine Automation，2023，49（10）：68-74.

[ 2 ]陳宇龍，張科，孫歡. 凍融循環(huán)作用下巖石表面裂紋擴(kuò)展過程細(xì)觀研究[J]. 土木工程學(xué)報(bào)， 2019， 52（增刊1）：1-7.

CHEN Yulong，ZHANG Ke，SUN Huan. Meso-researchon the development of rock surface crack under freezethawcycles[J]. China Civil Engineering Journal， 2019，52（S1）：1-7.

[ 3 ]朱衛(wèi)兵，王曉振，謝建林，等. 礦山采動覆巖內(nèi)部巖移原位監(jiān)測技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用[J]. 工礦自動化， 2023，49（9）：1-12.

ZHU Weibing， WANG Xiaozhen， XIE Jianlin， et al.Advancements and applications： In-situ monitoringtechnology for overburden movement in mining[J].Journal of Mine Automation，2023，49（9）：1-12.

[ 4 ]劉學(xué)偉，王賽，劉濱，等. 不同注漿材料填充雙裂隙類巖石試樣力學(xué)特性研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2024，43（3）：623-638.

LIU Xuewei， WANG Sai， LIU Bin， et al. Effect offilling grouting material on mechanical properties andmechanism of rock-like samples with double-crack[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2024，43（3）：623-638.

[ 5 ]陳衛(wèi)忠，李術(shù)才，邱祥波，等. 巖石裂紋擴(kuò)展的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值分析研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)， 2003，22（1）：18-23.

CHEN Weizhong， LI Shucai， QIU Xiangbo， et al.Experimental and numerical research on crackpropagation in rock under compression[J]. ChineseJournal of Rock Mechanics and Engineering， 2003，22（1）：18-23.

[ 6 ]YIN Tubing， LI Qiang， LI Xibing. Experimentalinvestigation on mode I fracture characteristics of graniteafter cyclic heating and cooling treatments[J].Engineering Fracture Mechanics， 2019， 222. DOI：10.1016/j.engfracmech.2019.106740.

[ 7 ]喬趁，王宇，宋正陽，等. 飽水裂隙花崗巖周期凍脹力演化特性試驗(yàn)研究[J]. 巖土力學(xué)， 2021， 42（8） ：2141-2150.

QIAO Chen， WANG Yu， SONG Zhengyang， et al.Experimental study on the evolution characteristics of cyclic frost heaving pressure of saturated fracturedgranite[J]. Rock and Soil Mechanics， 2021， 42（8） ：2141-2150.

[ 8 ]BAI Yao， SHAN Renliang， JU Yang， et al.Experimental study on the strength， deformation andcrack evolution behaviour of red sandstone samplescontaining two ice-filled fissures under triaxialcompression[J]. Cold Regions Science andTechnology， 2020， 174. DOI： 10.1016/j.coldregions.2020.103061.

[ 9 ]單仁亮，白瑤，孫鵬飛，等. 裂隙紅砂巖凍脹力特性試驗(yàn)研究[J]. 煤炭學(xué)報(bào)，2019，44（6）：1742-1752.

SHAN Renliang， BAI Yao， SUN Pengfei， et al.Experimental study on frost heaving pressure propertiesin fractured red sandstone[J]. Journal of China CoalSociety，2019，44（6）：1742-1752.

[10]李平，唐旭海，劉泉聲，等. 雙裂隙類砂巖凍脹斷裂特征與強(qiáng)度損失研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2020，39（1）：115-125.

LI Ping， TANG Xuhai， LIU Quansheng， et al.Experimental study on fracture characteristics andstrength loss of intermittent fractured quasi-sandstoneunder freezing and thawing[J]. Chinese Journal of RockMechanics and Engineering，2020，39（1）：115-125.

[11]賈蓬，王曉帥，王德超. 飽水裂隙巖石凍融變形特性研究[J]. 巖土力學(xué)，2023，44（2）：345-354.

JIA Peng，WANG Xiaoshuai，WANG Dechao. Study onthe freeze-thaw deformation characteristics of saturatedfractured rock[J]. Rock and Soil Mechanics， 2023，44（2）：345-354.

[12]AGGELIS D G. Classification of cracking mode inconcrete by acoustic emission parameters[J]. MechanicsResearch Communications，2011，38（3）：153-157.

[13]馮帆，陳紹杰，王琦，等. 真三軸卸載–動力擾動下自然與飽水砂巖破壞特性試驗(yàn)研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2022，41（11）：2240-2253.

FENG Fan， CHEN Shaojie， WANG Qi， et al.Experimental study on failure characteristics of naturaland saturated sandstone under true triaxial unloading anddynamic disturbance condition[J]. Chinese Journal ofRock Mechanics and Engineering， 2022， 41（11） ：2240-2253.

[14]ZHOU Xiaoping， NIU Yong， CHEN Hao， et al.Cracking behaviors and chaotic characteristics ofsandstone with unfilled and filled dentate flaw[J].Theoretical and Applied Fracture Mechanics，2021，112.DOI：10.1016/j.tafmec.2020.102876.

[15]王宇，高少華，孟華君，等. 不同頻率增幅疲勞荷載下雙裂隙花崗巖破裂演化聲發(fā)射特性與裂紋形態(tài)研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2021，40（10）：1976-1989.

WANG Yu， GAO Shaohua， MENG Huajun， et al.Investigation on acoustic emission characteristics andfracture network patterns of pre-flawed granite subjectedto increasing-amplitude fatigue loads[J]. ChineseJournal of Rock Mechanics and Engineering， 2021，40（10）：1976-1989.

[16]吳寶楊，王偉男，郭東明. 浸水次數(shù)影響下裂隙砂巖強(qiáng)度損傷及聲發(fā)射特征[J]. 采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2020，37（5）：1054-1060.

WU Baoyang， WANG Weinan， GUO Dongming.Strength damage and AE characteristics of fracturedsandstone under the influence of water intrusiontimes[J]. Journal of Mining amp; Safety Engineering，2020，37（5）：1054-1060.

[17]張國凱，李海波，王明洋，等. 基于聲學(xué)測試和攝像技術(shù)的單裂隙巖石裂紋擴(kuò)展特征研究[J]. 巖土力學(xué)，2019，40（增刊1）：63-72，81.

ZHANG Guokai， LI Haibo， WANG Mingyang， et al.Crack propagation characteristics in rocks containingsingle fissure based on acoustic testing and cameratechnique[J]. Rock and Soil Mechanics，2019，40（S1）：63-72，81.

[18]DING Xin， XIAO Xiaochun， CUI Jingzhi， et al.Damage evolution，fractal dimension and a new crushingenergy formula for coal with bursting liability[J].Process Safety and Environmental Protection， 2023，169：619-628.

[19]TRIANTIS D， KOURKOULIS S K. An alternativeapproach for representing the data provided by theacoustic emission technique[J]. Rock Mechanics andRock Engineering，2018，51（8）：2433-2438.

[20]FARHIDZADEH A， SALAMONE S， SINGLA P. Aprobabilistic approach for damage identification andcrack mode classification in reinforced concretestructures[J]. Journal of Intelligent Material Systemsand Structures，2013，24（14）：1722-1735.

[21]ZHANG Zhibo， LIU Xianan， ZHANG Yinghua， et al.Comparative study on fracture characteristics of coal androck samples based on acoustic emission technology[J].Theoretical and Applied Fracture Mechanics，2021，111.DOI：10.1016/j.tafmec.2020.102851.

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（52074299）；遼寧省科技廳博士啟動基金項(xiàng)目（2022-BS-280）。