›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (10): 2815-2822.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

水力耦合作用下的砂岩声发射特性试验研究

陈子全，李天斌，陈国庆，张 航   

  1. 成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都 610059
  • 收稿日期:2013-11-08 出版日期:2014-10-11 发布日期:2014-10-27
  • 通讯作者: 李天斌，男，1964年生，博士，教授，主要从事地质工程、岩土工程和隧道工程方面的教学与研究工作。E-mail: ltb@cdut.edu.cn E-mail:chen_ziquan@163.com
  • 作者简介:陈子全，男，1989年生，硕士研究生，主要从事岩石力学与岩土工程方面的研究工作
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(No. 41230635，No. 41002110，No. 41272330)；交通运输部西部交通建设科技项目(No. 20113188051090)。

Experimental study of acoustic emission characteristics of sandstone under hydro-mechanical coupling action

CHEN Zi-quan，LI Tian-bin，CHEN Guo-qing，ZHANG Hang   

  1. State Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenvironment Protection, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China
  • Received:2013-11-08 Online:2014-10-11 Published:2014-10-27

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1655

摘要： 水压会刺激岩石裂纹的产生和加速岩石破裂，对岩石的变形破坏特征和破坏机制有重要影响。利用MTS815 Flex Test GT 岩石力学试验系统和PCI-Ⅱ声发射仪开展了砂岩在不同围压下的水-力耦合试验。结果表明：在整个岩石破裂过程中，声发射活动随加载时间、应力变化表现出不同的特征；声发射活动在岩石的峰后阶段随着水压的增大更为集中，强度也更高，而随着围压的增大其集中程度和强度都有所降低；在相同围压下，声发射累计振铃计数和累计能量随着水压的增大而增大，在相同水压下，声发射累计振铃计数和累计能量则随着围压增大而有所减少；随着水压的增大，岩石最终失稳破坏时刻的声发射三维定位图中裂纹数量增多，裂纹的集中程度也更高，在宏观破坏形态上表现出破坏角减小。这些成果揭示了水-力耦合作用下岩石的破坏机制由压制剪切向压制张裂变化，岩石破裂的脆性破坏特征增强。

关键词: 岩石力学, 水力耦合试验, 岩石破坏, 声发射, 声发射计数, 声发射能量

Abstract: Water pressure could stimulate rock crack and accelerate the process of rock failure, this has an important influence on the deformation characteristics and failure mechanism of rock. A hydro-mechanical coupling test of sandy rock is conducted at different confining pressures by MTS815 Flex Test GT rock mechanics test system and PCI-Ⅱ acoustic emission (AE) system. The experimental results are displayed as follows: AE activity represents different characteristics with the loading time and stress changing during the total loading process. With the increase of water pressure, the AE activity is more concentrated and strength is higher after the stress reaches the peak strength of rock. But concentration and strength reduce with the increase of confining pressure. At the same confining pressure, the AE counts and energy increase as the water pressure increases. As the water pressure increases, the number of cracks enhances and the degree of concentration of crack is higher in the 3-D location of AE figures when the rock is unstable failure. At the same time, the failure angle decreases on the macroscopic failure morphology. These results reveal that the mechanism of rock failure changes from suppression of shear to suppression of tension rift; its plasticity is weakened and brittleness is enhanced under hydro-mechanical coupling process.

Key words: rock mechanics, hydro-mechanical coupling test, rock failure, acoustic emission (AE), acoustic emission counts, acoustic emission energy

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[1] 张艳博, 孙林, 姚旭龙, 梁鹏, 田宝柱, 刘祥鑫, . 花岗岩破裂过程声发射关键信号时 频特征试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 157-165.
[2] 郑坤, 孟庆山, 汪稔, 余克服, . 珊瑚骨架灰岩三轴压缩声发射特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 205-213.
[3] 楼烨, 张广清. 压裂液黏度对循环水力压裂影响的试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 109-118.
[4] 刘希灵, 刘周, 李夕兵, 韩梦思. 单轴压缩与劈裂荷载下灰岩声发射b值特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 267-274.
[5] 杨道学, 赵奎, 曾鹏, 卓毓龙, . 基于粒子群优化算法的未知波速声发射 定位数值模[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 494-502.
[6] 张国凯, 李海波, 王明洋, 李晓锋, . 基于声学测试和摄像技术的单裂隙岩石 裂纹扩展特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 63-72.
[7] 侯公羽, 荆浩勇, 梁金平, 张广东, 谭金鑫, 张永康, 杨希, . 不同卸荷速率下矩形巷道变形及 声发射特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3309-3318.
[8] 大久保诚介, 汤 杨, 许江, 彭守建, 陈灿灿, 严召松, . 3D-DIC系统在岩石力学试验中的应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3263-3273.
[9] 宋义敏, 邓琳琳, 吕祥锋, 许海亮, 赵泽鑫, . 岩石摩擦滑动变形演化及声发射特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2899-2906.
[10] 程爱平, 张玉山, 戴顺意, 董福松, 曾文旭, 李丹峰, . 单轴压缩胶结充填体声发射参数 时空演化规律及破裂预测[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2965-2974.
[11] 张传庆, 刘振江, 张春生, 周辉, 高阳, 侯靖, . 隐晶质玄武岩破裂演化及破坏特征试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2487-2496.
[12] 张艳博, 梁鹏, 孙林, 田宝柱, 姚旭龙, 刘祥鑫, . 单轴压缩下饱水花岗岩破裂过程声发射 频谱特征试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2497-2506.
[13] 武晋文, 冯子军, 梁栋, 鲍先凯, . 单轴应力下带钻孔花岗岩注入高温蒸汽 破坏特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2637-2644.
[14] 马秋峰, 秦跃平, 周天白, 杨小彬. 多孔隙岩石加卸载力学特性及本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2673-2685.
[15] 田军, 卢高明, 冯夏庭, 李元辉, 张希巍. 主要造岩矿物微波敏感性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2066-2074.
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[1] 李英勇，张顶立，张宏博，宋修广. 边坡加固中预应力锚索失效机制与失效效应研究[J]. , 2010, 31(1): 144 -150 .
[2] 李秀珍，王成华，邓宏艳. DDA法和Fisher判别法在潜在滑坡判识中的应用比较[J]. , 2011, 32(1): 186 -192 .
[3] 孔祥兴，夏才初，仇玉良，张丽英，龚建伍. 平行小净距盾构与CRD法黄土地铁隧道施工力学研究[J]. , 2011, 32(2): 516 -524 .
[4] 王振红，朱岳明，武圈怀，张宇惠. 混凝土热学参数试验与反分析研究[J]. , 2009, 30(6): 1821 -1825 .
[5] 江学良 ，杨 慧 ，曹 平. 基于SURPAC模型的采空区与露采边坡相互影响的FLAC3D分析[J]. , 2011, 32(4): 1234 -1240 .
[6] 吉武军. 黄土隧道工程问题调查分析[J]. , 2009, 30(S2): 387 -390 .
[7] 陈力华 ，林 志 ，李星平. 公路隧道中系统锚杆的功效研究[J]. , 2011, 32(6): 1843 -1848 .
[8] 陈立文，孙德安. 不同应力路径下水土耦合超固结黏土分叉分析[J]. , 2011, 32(10): 2922 -2928 .
[9] 郑 刚 张立明 刁 钰. 开挖条件下坑底工程桩工作性状及沉降计算分析[J]. , 2011, 32(10): 3089 -3096 .
[10] 马 刚 ，常晓林 ，周 伟 ，周创兵 . 基于Cosserat理论的重力坝深层抗滑稳定分析[J]. , 2012, 33(5): 1505 -1512 .
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