基于矩张量反演的岩石破裂机理及其演变规律

摘要

利用颗粒流理论(PFC)模拟岩石单轴压缩试验,并基于矩张量反演方法及其T-k参数分析方法对岩石破裂过程中声发射数据进行分析,推导出岩石裂纹孕育、发展和贯通过程中的破裂参数及其破裂类型,从而揭示岩石的破裂机理及其演化规律.通过模拟岩石破裂过程得到以下结论:(1)在单轴压缩条件下,平行黏结法向-切向刚度比等于1时,因岩石抗拉强度小于抗压强度,声发射事件主要为线性张拉破裂类型,占比50％以上.(2)模拟试件的声发射破裂类型较为复杂,包含线性张拉破裂、线性剪切破裂、双力偶剪切破裂和混合破裂等类型,数量随岩石破裂过程持续增多.(3)线性张拉破裂和混合破裂数量增长较快,占比相对较高,但矩震级较小;线性剪切破裂和双力偶破裂数量增长较慢,占比相对较低且较稳定,但在应力峰值附近矩震级较大.综上所述,运用矩张量反演方法和T-k参数表示方法可有效掌握岩石细观破裂机理及其宏观演变规律,为分析岩体稳定性及其发展趋势提供了重要的技术保障.