张拉作用下岩石破裂的声发射特性及P波初动极性

为深入探讨岩石在张拉作用下破裂的声发射特性,设计了一种膨胀剂扩张破裂的声发射实验,详细分析了花岗岩、大理岩和红砂岩声发射信号的特征参数及P波初动极性.实验结果表明:声发射信号的累积计数和能量在三种岩石试样宏观开裂时均呈指数增长;花岗岩、大理岩和红纱岩试样声发射信号的中心频率分别主要集中在100~300 kHz、200~400 kHz、200~500 kHz;花岗岩低频率事件占比最多,大理岩高频率事件占比较多,而红砂岩高频事件占比最多,三种岩样膨胀力荷载后期低中心频率声发射信号增多,说明大尺度破裂增加;三种岩样声发射信号的RA主要集中在0~1.9之间,大理岩和红砂岩AF值主要集中在50~100 kHz之间,花岗岩AF值主要集中在200~250 kHz之间,RA-AF的分布特性表明,实验中岩样主要以张拉破坏为主;通过P波初动极性分析法,获得各岩样声发射信号的初动极性,结果显示,花岗岩、大理岩和红砂岩分别有77.82%、79.5%和87.42%的T-型破裂源,花岗岩、大理岩几乎不产生S-型破裂源,而红砂岩因为天然节理裂隙较多,有9.93%的S-型破裂源.RA-AF分布分析和p波初动极性分析都是统计分析法,可以定性描述岩石破裂类型.

深部灰岩劈裂破坏的声发射损伤表征

深入研究深部岩石的损伤破裂信息对于岩体稳定性监测和预警具有重要的指导意义。通过进行深部灰岩巴西圆盘劈裂声发射试验,分析了声发射实测全波形的演化特征,并在信号频域内提取了波形主频,以及在时域内计算了波形特征参数RA-AF值。研究结果表明,利用声发射实测全波形可以将岩石损伤过程划分为微损伤萌生阶段、裂纹扩展阶段和结构破坏阶段。低幅值波形主要表现为连续型特征,高幅值波形则主要表现为突发型特征。声发射频谱结构与岩石的损伤量和损伤程度密切相关,主频的聚类分布特征与岩石的微观和宏观破坏相对应。基于声发射主频的RA-AF分界线有助于促进声发射信号在表征岩石破裂模式方面从定性分析向定量分析的转变。