干燥和饱水裂隙砂岩破坏电磁辐射特征研究

摘要

为研究孔隙水对裂隙岩石破坏过程中电磁辐射(EMR)特征的影响,对含预制平行双裂纹的干燥与饱水砂岩进行了单轴压缩实验,同步采集电磁辐射信号,分析电磁辐射时-频特征,并讨论裂纹扩展与电磁辐射信号之间的关系.结果表明:水岩作用下,裂纹起裂应力水平降低,岩样破坏模式由单一沿岩桥-预制裂纹发生剪切破坏过渡到多裂纹剪切-拉张复合破坏.随着应力的增加,饱水岩样累计电磁辐射脉冲数平稳上升,干燥岩样则呈缓慢-剧烈上升模式且上升幅度明显高于饱水岩样.应力增加过程中,电磁辐射集中分布频段由较低频段逐渐过渡到较高频段,幅值呈现逐渐升高的趋势.相比干燥岩样,饱水岩样在加载前期的主频分布较高,但在加载中后期则较低.裂纹起裂时伴随着电磁辐射脉冲和主频突增现象,可以作为岩样失稳破坏的前兆特征,饱水岩样此特征更为明显.不同加载时期岩样的微观破裂模式和产生电磁辐射的主导机制存在差异,水分对电磁辐射信号的影响由加载前期的增强作用逐渐转变为加载中后期的减弱作用.