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岩石破裂声发射实验研究

刘建新  
【摘要】: 本文利用实验室声发射(Acoustic Emission,简称AE)技术,讨论了应力方式对岩石破裂的影响、岩石破裂过程中一些物理量的变化和预制裂纹系对岩石破裂的影响。 关于应力方式对岩石破裂的影响,发现较高差应力水平下的多次循环加卸载会使Felicity比减小;某些构造能使岩石产生Felicity效应的应力门槛值σ_(max)降低;由高差应力水平下卸载时仍有大量声发射产生推测:在低差应力水平下,破裂以裂纹尖端的突然扩展为主;在高差应力水平下,沿已有的裂纹面的滑动破裂大量增加。 关于岩石破裂过程中一些物理量的变化,发现在岩石破裂前,主破裂发生的区域先出现大能级声发射的密集分布;在岩石加载的临界状态,大能级的声发射数量大量增加;在接近临界时,大能级声发射事件在失稳前频度突然加快。这些前兆可以用声发射b值降低、大能级的△T突然降低和V值密集值来进行定量描述。 关于预制裂纹系对岩石破裂的影响,集中讨论了:空障碍体构造不能阻止主裂纹的扩展,反而会使岩石的破裂强度降低近一个量级;由于构造的不同,非穿透切口样品和穿透切口样品的声发射空间分布特点有本质区别,穿透切口样品的微破裂在切口两端发育,而非穿透切口样品的微破裂在切口两端之间切口前缘处发育,这用三维破裂理论可以很好地解释;含共线构造的岩石,裂纹外端的声发射分布与单裂纹构造中裂纹端部的声发射分布相似,裂纹内端声发射有密集分布,在应力达到一定水平时,内端部发生错断,而不是贯通。


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