基于声发射特征参数的砂岩节理直剪破坏特征试验研究

为研究岩石节理直剪破坏特征,借助RDS-200型岩石节理剪切试验系统开展了不同法向应力下砂岩节理剪切试验,并采用Micro-ⅡExpress数字声发射系统进行了声发射信号监测,基于声发射上升时间与幅值之比RA、振铃计数与持续时间之比AF的演化特征对岩石节理剪切破坏过程进行了分析,并探讨了砂岩节理剪切失稳的预警方法。结果表明:(1)根据岩石节理剪切过程的累计振铃计数演化特征,可将岩石节理剪切过程划分为低速增长、加速增长、极速增长和减速增长4个阶段;各法向应力下,AF和RA最大值整体上随阶段序号增加而增大,且RA值较大的信号随阶段序号增加而增多。(2)根据日本混凝土声发射监测规范,提出用于判断拉剪破裂类型阈值k的具体取值方法。发现在各法向应力下阈值k、张拉破裂占比α随剪切阶段序号增加整体上呈降低趋势。(3)岩石节理剪切试验中,声发射参数r值的变异系数CV(r)在剪切应力峰值前整体呈降低趋势,且在剪切应力峰值前均存在低于剪切应力峰值最近的CV(r)值(即预警值CV(r)_(cr))的阶段;预警值CV(r)_(cr)随法向应力增大而先减小后增大,与法向应力具有较好的二次抛物线函数关系;预警提前时间t_(d)与失稳时刻t_(p)之比在5.1%~24.5%之间,可起到提前预警作用。研究结果可为节理岩体的失稳预警及灾害防治提供一定参考。