不同应力水平岩石蠕变损伤破坏声发射综合特性研究

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为研究不同应力水平下岩石蠕变损伤破坏声发射综合特性,选取绢云母化千枚岩试件,设计相应试验方案对其进行了不同应力水平单轴加载蠕变声发射试验。用表征岩石内部损伤破坏过程的声发射监测手段监测绢云母化千枚岩蠕变损伤破坏的过程。分别从声发射信号参数、波形分析方面对岩石蠕变损伤破坏过程进行了探讨与研究:首先,在参数分析方面,研究岩石在不同应力水平蠕变声发射N/E比值、ib值和幅度特性;其次,在波形分析方面:研究岩石在不同应力水平蠕变声发射幅值谱和功率谱能量特性;最后,通过声发射参数与波形综合特性分析,确定最佳的能反映岩石蠕变损伤破坏过程的声发射分析方法。主要研究结论如下:1)在不同应力水平下绢云母化千枚岩试件均有声发射信号产生,但声发射的强度、频度以及不同试件之间的声发射特性既存在差异也有规律可循。2)声发射N/E比值随着应力水平增加逐渐减小。3)不同试件在各分级的平均Ib值曲线与全部Ib值曲线的走势较为一致。岩石蠕变声发射平均Ib值特性有“下降”,有“上升”,有“下降-上升”,有“下降-上升-不变”,还有“下降-上升-下降”,没有表现出大多数一致的特性。4)不同应力水平下声发射最大幅度有随着应力水平增加而增大的规律,并且各试件的声发射最大幅度表现出来的规律与各分级N/E比值-时间曲线是一致,两者可以相互印证。5)绢云母化千枚岩在各个分级的频谱分布范围为0-400KHz,主要集中在0-200KHz优势频段内。岩石声发射主频fmax随单轴压力的增加出现波动变化,并且这种波动随着压力的增加具有随机性质,主频并非单调变化且没有规律性。6)绢云母化千枚岩在各个分级的功率谱能量分布在0-200KHz频段范围内,主要集中在0-120KHz优势频段内,功率谱能量主要集中在低频部分。岩石声发射信号的功率谱峰值能量有在不同应力水平下随着应力水平增加而增大的规律,从所做试验看来并且在一定程度上是普遍具有的。7)岩石试件在蠕变破坏时及其前后其声发射信号波形的功率谱能量总体呈现出“平稳-下降-激增点-平静”的特性。8)综合岩石蠕变声发射参数特性和声发射波形信号幅值谱及功率谱能量特性分析来看,采用声发射N/E比值、幅度特性和功率谱能量特性来研究岩石蠕变损伤破坏将更具适用性。
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