冻融作用下裂隙岩石损伤破坏声发射特性研究

作者

宋勇军程柯岩孟凡栋
单位

西安科技大学建筑与土木工程学院
摘要

为探究冻融环境对露天煤矿边坡稳定的影响，本文以饱和裂隙红砂岩为对象，开展冻融后单轴压缩声发射特性试验，分析不同冻融次数和裂隙倾角对岩石宏观力学特性和声发射参数特征的影响，研究损伤过程中b值和损伤变量演化规律。结果表明：冻融循环和裂隙倾角的变化对岩样应力-应变曲线有较大影响。岩样峰值强度与冻融次数呈负相关性，与双裂隙倾角呈正相关性。轴向应力突降点与声发射振铃计数峰值相互吻合。冻融循环次数的变化引起加载初期振铃计数增大。声发射三维事件点的数量和分布与裂隙倾角密切相关。声发射b值整体保持上下波动状态，冻融循环使b值初期波动减缓。裂隙倾角的增大引起b值在应力最高处更加密集。裂隙岩石的损伤过程分为3个阶段：初始损伤累积阶段、损伤加速阶段和最终破坏阶段，冻融循环加速了岩样的初始损伤累积。裂隙倾角越大，损伤加速阶段的斜率越大。该研究可为寒区露天煤矿边坡稳定提供理论基础。
关键词

冻融循环裂隙力学性能声发射b值损伤变量
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金项目(11972283)；陕西省自然科学基金项目(2017JM1039)；
文章目录

1 试验方法
1.1 试样制备
1.2 试验方案
1) 冻融循环试验。
2) 单轴压缩实时声发射试验。
2 岩石宏观力学特性
2.1 冻融循环对岩石宏观力学特性的影响
2.2 裂隙倾角对红砂岩宏观力学特性的影响
3 岩石损伤声发射特性
3.1 冻融作用下双裂隙红砂岩AE振铃计数特征
3.2 双裂隙红砂岩AE事件三维定位分布特征
3.3 声发射b值特征
3.4 裂隙岩石声发射损伤特征
3.4.1 声发射损伤模型建立
3.4.2 不同裂隙倾角岩石损伤特性
4 结论
引用格式

宋勇军,程柯岩,孟凡栋.冻融作用下裂隙岩石损伤破坏声发射特性研究[J].采矿与安全工程学报,2023,40(02):408-419.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2022.0139.