单轴荷载作用下砂岩的破裂与速度结构层析成像

受载岩石内的破裂程度随荷载的增大而增加,同时伴有速度结构的变化。采用声发射(AE)监测单轴荷载作用下的砂岩,依据AE信号特征,将加载过程划分为3个阶段,并分析不同阶段内受载砂岩的破裂规律。最后,基于延时双差层析成像技术,反演各阶段间和阶段内的速度结构。结果表明:在受载砂岩的3个阶段中,速度结构依次经历先小幅增加后逐渐减小,最后迅速降低。比较各阶段内分段间的速度结构变化,第Ⅰ阶段内分段间增加的区域最多,且增幅最大;而第Ⅲ阶段内的两分段间的变化规律则与之相反。此外,考虑岩石的非均质性,在裂缝的作用下,部分区域的岩块脱离受载砂岩形成"单体",且随着荷载的继续增加,仍会出现速度结构增加的现象。基于延时双差层析成像技术反演的速度结构,不仅再现了受载过程中砂岩的速度结构演化,同时也可表征任一截面受载岩石的破裂程度和影响范围。本文的研究成果,可为受载岩体的稳定性评估和危险性预警提供一定的参考。