岩石破坏声发射研究：损伤破裂与参数耦合

"岩石损伤破裂过程与声发射特性耦合规律实验研究 (2012年)" 这篇2012年的论文研究了岩石在单轴受压破坏过程中的声发射特性，利用了MTS岩石力学试验系统和PAC公司的SAMOS声发射监测系统，对灰岩和大理岩样本进行了实验。研究的主要目标是探索岩石损伤破裂的不同阶段与声发射参数之间的关系。 首先，论文指出在岩石宏观破坏之前，其内部裂纹处于非稳定扩展阶段。这一阶段声发射事件的数量急剧增加，大约是弹性变形阶段的5至8倍，表明能量正在快速释放。随着裂纹向破裂面的集中，声发射累积能量的增大幅度更大，达到弹性变形阶段的103倍。这表明声发射活动在岩石接近临界破坏状态时显著增强。 其次，声发射事件的振幅也有显著提升，是弹性变形阶段的10倍，反映了岩石内部应变能的剧烈释放。同时，声发射波形的峰值前延续时间较短，频谱分散且出现多峰现象，这些特征进一步揭示了岩石内部微裂纹活动的复杂性。 此外，通过声发射源定位技术，研究人员发现微损伤“积聚区”的微损伤密度明显高于其他区域，这有助于理解局部损伤如何影响整体岩石的稳定性。论文还指出，随着微裂纹的局部扩展和贯通，b值（声发射事件能量分布的指数）和M值（声发射事件的平均幅度）有显著变化。在岩石破坏前，b值会急剧下降，而声发射事件的震级明显增大，这为预测岩石破坏提供了重要的指标。 这项研究通过结合声发射参数的时间序列、空间分布、能量、频谱以及b值和震级，深入探讨了岩石在受压破坏过程中的动态行为。这些发现对于理解岩石力学性质、预测地质灾害以及矿产资源开采过程中的安全性具有重要价值。