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O 引言
巖石在載荷作用下的聲發(fā)射，主要與巖石裂紋的產(chǎn)生、擴(kuò)展及斷裂有關(guān)。裂紋在形成或擴(kuò)展時(shí)造成的應(yīng)力松弛，致使儲(chǔ)存的部分能量以應(yīng)力波的形式突然釋放出來，產(chǎn)生聲發(fā)射現(xiàn)象。巖石的聲發(fā)射反映了其微觀破壞活動(dòng)，它直接與巖石內(nèi)部缺陷的演化敷衍相關(guān)。同時(shí)由于聲發(fā)射的活動(dòng)規(guī)律，從本質(zhì)上看是一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律，因此它必然與材料斷裂破壞的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律相一致[1-5]。本文對(duì)這一規(guī)律作進(jìn)一步的研究。
1試驗(yàn)條件
1．1試樣制作與安裝
試驗(yàn)所用的巖石有大理巖、砂巖、石灰?guī)r和頁(yè)巖，試件尺寸為20mm×50mm圓柱形，兩端拋光并保持較好的平行度，以減少由壓縮帶來的影響。在巖石試樣中部先用銼刀銼一小平臺(tái)，并涂抹耦合劑與聲發(fā)射探頭粘結(jié)，然后再用膠帶扎緊。
1．2加載設(shè)備
采用普通10t彈性數(shù)控試驗(yàn)機(jī)，上壓頭以0．2mm/min加載速率軸向單壓加載直至試樣破壞失效，該系統(tǒng)配置基于Windows平臺(tái)，可視化操作軟件，可同時(shí)跟蹤記錄載荷、應(yīng)力和應(yīng)變的大小，并可同步繪制出應(yīng)力-應(yīng)變、載荷-時(shí)間和應(yīng)力-時(shí)間等曲線。
1．3聲發(fā)射信號(hào)采集及分析系統(tǒng)
聲發(fā)射信號(hào)采集與分析系統(tǒng)采用美國(guó)物理聲學(xué)公司最新研制的全數(shù)字多通道聲發(fā)射系統(tǒng)(AEwin)。Windows環(huán)境下實(shí)時(shí)聲發(fā)射采集、外參數(shù)輸入及分析軟件包。包括前端數(shù)字濾波、圖解濾波、AE特征提取和實(shí)時(shí)波形采集分析等，實(shí)現(xiàn)AE特征參數(shù)及波形采集、分析的同步進(jìn)行。
2巖石脆性斷裂的聲發(fā)射試驗(yàn)分析
2．1 巖石在單壓條件下的應(yīng)力-應(yīng)變特性
由圖3可以看出，試驗(yàn)中除砂巖以外的其它曲線有著極為相似的變化趨勢(shì)，說明砂巖在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上與其它3類巖石有差異，這與砂巖的礦物成分、顆粒大小、致密程度及膠結(jié)物的種類等質(zhì)地成分有關(guān)。當(dāng)巖石承壓達(dá)到某一量值時(shí)其局部首次出現(xiàn)破壞，同時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)載荷迅速回落的過程，然后再次經(jīng)過壓密，其它部位再次呈現(xiàn)壓密、線彈性、塑性破壞如此反復(fù)的過程，直至其完全破壞。對(duì)比可以看出，在低應(yīng)力條件下，由于砂巖致密程度較高，其裂隙閉合變形不明顯，強(qiáng)度極限也明顯高于其它巖體，在承壓直至破壞的過程中曲線始終表現(xiàn)為明顯的線性變形特性。
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