岩石声波、声发射一体化测试

一、单位信息

中科院武汉岩土力学研究所

二、案例摘要

采用声波、声发射一体化监测装置研究单轴或三轴加载作用下岩石波速和声发射变化特征。研究结果表明：①加载初期，岩石内部微裂纹受力闭合，纵波、横波波速显著增加，而声发射事件数量极少;加载中期，岩石处于线弹性变形阶段，纵波、横波波速缓慢增加后保持稳定，声发射事件少量产生;加载后期，岩石处于破裂损伤阶段，裂纹开始萌生，拓展，岩石纵波波速呈现略微下降趋势，而横波波速明显降低，声发射活动剧烈。峰值应力之后，花岗岩横波波速开始急剧下降，而纵波波速缓慢降低，声发射活动依然活跃。②由于岩石的内部损伤需要积蓄一定能量才会形成，因此声发射活动呈现“相对平静、间隔突发”的规律，“相对平静期”最明显的时段位于峰值应力之前。

统计分析声发射事件数量随应力的变化规律，可论证岩石的Felicity效应;比较分析加载过程中的Felicity 比变化，可证明岩体的累积损伤。

三、仪器通道数

8通道+超声板卡+多路切换器 

四、实验过程

1、试样大小：直径50mm，高度100mm

2、系统误差：纵波9us，横波12us。

3、加载控制方式：三轴加载试验，围压10MPa，轴向应变控制，0.4mm/min

五、数据处理与分析

波速随应力变化曲线图

岩石加载过程的三维定位图

六、结论

以室内单轴或三轴压缩试验为手段，研究了单轴加载及循环荷载状态下花岗岩的声波、声发射特性，并首次从声波、声发射两方面分析研究岩石的损伤特性，取得如下结论：

(1)在整个试验过程中，岩石的纵波、横波波速均呈现先增大、再稳定、后降低的变化趋势。

(2)岩石的声发射事件数量与应力应变曲线具有良好的对应关系。

(3)岩石的声发射现象不是单调递增的，而是呈现“相对平静、间隔突发”的规律。

(4)可应用试验测得的岩石波速，计算出岩石的动弹性模量Ed ，岩石的动泊松比md 。