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2．2巖石在單壓下的聲發(fā)射特性
圖4完整地顯示了巖石斷裂韌性試驗(yàn)中聲發(fā)射事件隨損傷裂紋發(fā)生，損傷擴(kuò)展演化直至最終破壞全過程的波形。從圖4(b)可知，與其它3類巖石明顯不同，砂巖在單壓過程中的聲發(fā)射信號(hào)峰值較集中，前期聲發(fā)射信號(hào)幅值較低且平緩，說明微孔隙及紋理損傷過程較長，從微小損傷的起始發(fā)生、擴(kuò)展，到最末的劇烈破壞經(jīng)歷時(shí)間亦較長。聲發(fā)射幅值較低，說明巖石礦物顆粒間及膠結(jié)物間的凝聚力較低，損傷斷裂強(qiáng)度小，而單壓過程的聲發(fā)射信號(hào)主要由礦物及膠結(jié)物問的分離、剪切與錯(cuò)位產(chǎn)生，并且最終破壞的整體聲發(fā)射脈沖寬度較寬而集中，由此表明砂巖損傷發(fā)生、擴(kuò)展，繼續(xù)加載時(shí)會(huì)造成連鎖式損傷擴(kuò)展，并最終形成雪崩式破壞。
2．3巖石力學(xué)與聲發(fā)射特性的關(guān)聯(lián)性分析
將巖石破壞的聲發(fā)射特征波形曲線與應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行對比分析。AE試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，巖樣在低應(yīng)力水平壓密階段，聲發(fā)射事件數(shù)很少，整體處于相對平靜狀態(tài)；在彈性階段應(yīng)力、應(yīng)變增量呈現(xiàn)等時(shí)增長的特點(diǎn)，同時(shí)聲發(fā)射事件數(shù)開始逐步增加，該階段大多數(shù)巖樣聲發(fā)射事件數(shù)的累計(jì)值與應(yīng)變之間的關(guān)系類似于應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，該關(guān)系與聲發(fā)射事件數(shù)與應(yīng)變之間有相似的關(guān)系，結(jié)構(gòu)面破壞后聲發(fā)射事件率減小。這些結(jié)論與當(dāng)前聲發(fā)射研究領(lǐng)域所得結(jié)果基本一致[1]。
對巖石在單軸壓縮下的力學(xué)特性與聲發(fā)射特性做關(guān)聯(lián)性分析，以較具代表性的石灰?guī)r單壓為例，由圖5可以看出從加載到失效過程中AE事件有明顯的信號(hào)群及峰值。首個(gè)聲發(fā)射信號(hào)群發(fā)生在強(qiáng)度極限的30％左右，在此階段聲發(fā)射信號(hào)的振幅較小，這是由于巖石在低壓作用下，其微裂隙閉合的結(jié)果。載荷繼續(xù)增加，加載經(jīng)歷線彈性變形階段直至強(qiáng)度極限的50％左右，聲發(fā)射活動(dòng)在強(qiáng)度和幅度上都較為平穩(wěn)和微弱，振鈴計(jì)數(shù)與能量幅度沒有明顯的變化。較強(qiáng)烈的信號(hào)群發(fā)生在強(qiáng)度極限的60％～70％左右，聲發(fā)射信號(hào)密集呈明顯上升趨勢，振鈴計(jì)數(shù)與能量幅度變化明顯，反映在巖石力學(xué)特性曲線上，特性曲線出現(xiàn)一個(gè)明顯的波動(dòng)，應(yīng)力曲線有明顯的回落趨勢，隨后又呈上升狀，此時(shí)巖樣裂隙有較大幅度的貫通，內(nèi)部損傷積累導(dǎo)致巖體出現(xiàn)明顯的破壞。此后，巖樣又重新經(jīng)歷壓密過程，與前面相比，此階段的聲發(fā)射信號(hào)在強(qiáng)度、密集程度上都有所增強(qiáng)，這是由于巖體在前面損傷的基礎(chǔ)上微小斷裂現(xiàn)象持續(xù)發(fā)生。載荷增加到強(qiáng)度極限的90％左右時(shí)，聲發(fā)射信號(hào)幅值快速增長時(shí)形成信號(hào)群，聲發(fā)射活動(dòng)集中在峰值強(qiáng)度前后很短的區(qū)間內(nèi)，AE計(jì)數(shù)出現(xiàn)了整個(gè)聲發(fā)射活動(dòng)過程中的最大值。此時(shí)可觀察到在巖樣的外表面出現(xiàn)了數(shù)條大的裂紋，巖樣破壞失效，其承載能力迅速下降。
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