基于声发射的张开型单裂隙岩石裂纹扩展行为特性研究

作     者：李修磊 谢飞 陈臣 黄锋 凌天清 LI Xiuei;XIE Fei;CHEN Chen;HUANG Feng;LING Tianqing

作者机构：重庆交通大学山区公路水运交通地质减灾重庆市高校重点实验室重庆400074 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 

出 版 物：《水文地质工程地质》 (Hydrogeology & Engineering Geology)

年 卷 期：2024年第51卷第3期

页      面：90-101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：国家自然科学基金项目(52078090) 重庆市自然科学基金面上项目(CSTB2023NSCQ-MSX0841) 全职博士后留渝资助项目(2020919015) 

主　　题：裂隙岩石 力学性能 声发射 破裂模式 起裂应力 

摘      要：裂隙形态对岩石力学性能和裂纹扩展行为有重要影响,为此分别针对完整花岗岩试样和不同预制裂隙倾角(0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°)的花岗岩试样开展了单轴压缩试验,并同步进行了声发射监测和高清摄像记录。试验测试结果表明,随着裂隙倾角的增大,岩石的裂纹起裂角度逐渐减小,岩石的峰值强度、起裂应力和峰值应变均呈逐渐增大趋势,而弹性模量呈现出先增大后减小的变化规律;岩石应力-应变关系曲线的初始压密段和线弹性段对应声发射平静期,荷载超过起裂应力后声发射进入发展期,荷载接近峰值强度时声发射处于高峰期直到岩石完全破坏;裂隙倾角越大,声发射高峰期的持续时间越长,累计振铃计数越多,岩石峰值强度与累计振铃计数之间有良好的线性关系,并量化了裂隙形态对岩石强度损伤影响规律;随着裂隙倾角的增大,岩石的破裂模式由剪切断裂逐渐向张拉断裂过渡。根据岩石轴向应力与累计声发射撞击数之间的关系曲线,并结合岩石起裂应力的计算方法,计算值略大于摄像观测值,二者之间的误差范围介于1.7%~6.9%,表明起裂应力的计算方法是合理的。上述成果对深入研究裂隙岩体的工程性质和破坏模式具有重要参考意义。