关键词:
含缺陷砂岩
声发射监测
临界慢化理论
破坏前兆
摘要:
为精准识别含缺陷砂岩破裂前的前兆特征,本文以具有圆形、梯形、拱形3种几何缺陷的砂岩为研究对象,引入临界慢化理论,结合声发射监测技术开展单轴压缩试验。构建“加载-监测”一体化系统,同步获取应力-应变曲线、声发射能量时序曲线及临界慢化特征曲线。研究结果表明:不同缺陷类型砂岩的破坏前兆具有相近性,梯形缺陷对弹性模量、峰值应力等参数削弱最强,初始孔隙率最高,压密阶段时长最长,为201~233 s,塑性屈服阶段时常最短,为83~101 s,岩石脆性破坏特征最为显著。圆形缺陷削弱作用最弱,压密阶段时长为123~154 s,塑性屈服阶段时长最长,为131~152 s,微裂纹扩展平缓,表现出明显的延性破坏特征;拱形缺陷的影响效应介于两者之间,破坏特征呈中等脆性。声发射能量释放表现为“梯形>拱形>圆形”形式,其中,梯形缺陷能量释放最高、波动信号最频繁,圆形缺陷最平缓。基于临界慢化理论,方差与自相关系数可有效识别破坏前兆,且方差预警更可靠。梯形缺陷前兆点出现最早时间为179.71 s;圆形缺陷前兆点最晚时间为309.86 s,拱形缺陷前兆点出现时间为257.22 s;研究可为煤矿岩体灾害防治提供理论指导。