裂隙岩体广泛分布于复杂的地质环境中,由岩块及结构面组成,是岩土工程经常需要重点考虑及控制的对象。声发射技术是经常被用作材料性能或结构完整性的无损检测方法,具有实时监测,灵敏度高等优点。分形理论用分数维来描述研究客观事物,更加趋近复杂系统的真实属性与状态的描述。研究表明,岩石的剪切破坏过程中具有时间及空间上的分形特征。通过分析岩石的声发射参数的分形特征,计算出剪切的声发射全过程中关联维数的变化。然后,结合岩石细观损伤力学模型,建立一种基于宏观参数直接计算岩石细观变量裂纹密度的方法。主要研究内容及成果如下:(1)剪切的声发射试验的微裂纹压密阶段,应力特征曲线呈上凹状,对应的声发射事件比较少。随着应力的增加,微裂纹逐渐闭合,进入弹性变形阶段,此时声发射事件也比较少。当应力达到起裂强度后,岩石内部微裂纹开始萌生及扩展,对应的声发射事件也稳定增加。当接近峰值应力时,声发射振铃计数急速增加,此时岩石内部已经开始屈服。峰值强度后的声发射事件依然活跃,岩石内部的微裂纹已经连通破裂,结构面的凸起摩擦破坏,进入残余摩擦强度阶段。(2)根据GP算法原理,利用一维时间序列构造m维相空间,以声发射计数率的数据样本为研究对象,分析岩石的声发射振铃计数的分形特征。为了研究关联维数的演化过程,在每隔2%位移比计算一次岩石的声发射的关联维数。对比剪切位移曲线与关联维数D2的变化曲线,发现岩石剪切破坏的全过程中关联维数与岩石内部的裂纹的演化过程具有一致性。(3)研究了声发射振铃计数与位移荷载之间的曲线,发现两者之间存在幂函数关系。通过对声发射累计振铃计数进行归一化处理,得到一个岩石细观损伤演化的重要参数,并将之作为细观损伤力学中的重要参数—裂纹密度因子。然后建立了基于声发射参数的特征的损伤模型,并将声发射损伤模型绘制的应力位移曲线与试验曲线进行对比,发现在初始裂纹压密阶段与裂纹稳定扩展阶段曲线比较相似。在峰值强度后阶段,岩石的强度主要来源于结构面的残余摩擦强度,所以用声发射损伤模型略低于试验曲线。