基于声发射频谱的次生胶结岩体加卸载损伤特性

斜坡岩体裂隙中广泛存在后期次生胶结物,地震过程中次生胶结岩体极易发育密集微裂纹。开展单轴静荷载和加卸载试验,通过声发射频谱演化特征研究荷载条件下次生胶结物对岩体微裂纹扩展过程的影响。研究结果表明:静荷载下小尺度裂纹、微小裂纹、沿晶裂纹和穿晶裂纹贯穿整个试验过程,低频高频信号对应的大尺度裂纹主要产生在不稳定扩展阶段,加卸载条件下声发射主频演化类型受到次生胶结物面积的影响,次生胶结物对岩体损伤起主要控制作用,降低了造成岩体损伤的应力阈值,加卸载作用下次生胶结物与岩石性质差异造成的非协调变形是造成损伤的根本原因。

岩石应变岩爆实验声发射频谱特征

岩石破坏模式不同时,声发射频谱特征也会有一定区别,根据声发射波的传播与衰减理论,传播距离不同时,相同幅度变化率所对应的频率与距离成反比减小。分别以花岗岩、砂岩及石灰岩等3种岩石试件,进行了应变岩爆实验。结果表明,相同测试条件下,不同岩石在各应力水平作用下,发生张、剪破坏形式及破坏尺度不同,其频率相对集中的范围有一定差异。高强度花岗岩主频在180 kHz左右相对集中;砂岩显示2个主频,分别为180和90 kHz;石灰岩主频为80 kHz;高应力快速卸载及岩爆阶段产生大量破裂及大尺度破坏事件,一般对应较高幅值,低频高幅值比例增加,且频率范围增大。根据岩石不同阶段破坏所表现出的声发射频谱特征,可以研究分析工程岩体破坏声发射前兆,提供工程预警服务。