基于声发射技术的花岗岩破裂特征试验研究

作     者：储超群 吴顺川 曹振生 张朝俊 张永乐 CHU Chaoqun;WU Shunchuan;CAO Zhensheng;ZHANG Chaojun;ZHANG Yongle

作者机构：北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 中电建路桥集团有限公司北京100048 中国中铁六局集团有限公司北京100036 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2021年第52卷第8期

页      面：2919-2932页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51774020,51934003) 云南省高校科技创新团队支持计划项目(2019) 

主　　题：力学特性 声发射 频谱特征 破坏模式 岩爆 

摘      要：为了揭示花岗岩岩爆的先兆信息和破裂特征,进行深埋隧道花岗岩的单轴压缩岩爆试验,采用连续声发射采集系统,结合力学特性与声发射特征、频谱演化特征、矩张量与r(RA与AF的比值)分析,探讨单轴加载条件下花岗岩的岩爆特征和声发射特征演化规律。研究结果表明:花岗岩试样应力−应变曲线、应力事件对应曲线和声发射定位结果均揭示其在单轴压缩条件下具有明显岩爆特征,最终破坏块体较完整;在加载初期,声发射信号呈现低频低幅特征;在岩爆发生前夕的平静期,主频信号频带分布变宽,高、中、低频信号均大量出现;在岩爆发生阶段,声发射信号呈现低频高幅特征;岩爆前期张拉破裂比例呈现一个增大的趋势,在花岗岩破坏过程中以张拉破坏为主,运用r对比分析试样破坏模式,r分析结果与矩张量分解统计结果一致;花岗岩试样破裂机制以张拉破裂为主导,岩爆时刻前期,张拉破裂明显占比增加明显,当颗粒未进行更多的剪切错动时,岩爆过程已经完成。基于上述研究成果,隧道开挖时应该预防岩爆导致的片帮和大块的弹射,支护措施中以预防岩石张拉破裂产生的动力灾害为主。