侧向扰动下高应力岩石的声发射特性与破坏机制

摘要

利用新研制的高应力岩石电液伺服扰动诱变试验系统,对100 mm×100 mm×100 mm大尺寸花岗岩试样进行不同静载作用下的侧向扰动破坏试验,同时利用PFC3D软件对其破坏机制进行分析。通过PCI–2型声发射系统监测发现:动力扰动下高应力岩石的声发射最大能量事件一般滞后于扰动峰值,发生在动力卸载段;随着静载的增加,声发射最大能量事件的发生时间有提前的趋势,而且较大能量事件数量增加。对试样进行基于弹性波速变化的损伤评价和声发射RA值(声发射撞击上升时间/幅度)的分析发现,不同静载下岩石的扰动破坏模式不同,较低静载时,扰动仅触发少量剪切裂纹并导致扰动近区岩石的局部剪切破坏;较高静载时,扰动同时触发剪切裂纹和拉伸裂纹,大量拉伸裂纹的出现最终导致岩石发生贯穿式整体溃崩破坏,基于数值模拟的机制分析也证实这点。