含水率对红砂岩单轴压缩声发射特性的影响研究

"该研究通过微机控制电液伺服岩石三轴试验机对不同含水率的红砂岩进行了单轴压缩试验，并结合声发射(AE)技术，分析了含水率对红砂岩力学性质和声发射特征的影响。实验结果显示，水含量显著影响红砂岩的力学性能和声发射行为。在峰值应力之前，不同含水率的试样应力-应变曲线没有明显的屈服现象，而声发射累计振铃数曲线呈现明显的台阶。声发射振铃数随着加载过程逐渐增加，在峰值时达到最大，而声发射累计振铃数几乎呈线性增长。在峰值之后，应力和声发射振铃数同步下降。含水率越高，红砂岩的声发射振铃数越少且出现得越晚，但所有试样的累计振铃数曲线形状相似。关键词包括红砂岩、含水率、单轴试验、声发射和声发射振铃数。" 本文详细探讨了红砂岩在不同含水状态下的力学响应和声发射特性。红砂岩是一种常见的地质材料，其在工程应用中，如隧道挖掘、地基处理等，其力学性能会受到水分含量的影响。实验采用微机控制的电液伺服岩石三轴试验机，这种设备能够精确控制加载条件，同时进行声发射监测，以获取更全面的数据。 声发射技术是一种非破坏性的检测方法，能实时监测岩石在受压过程中的内部变化。在本研究中，声发射振铃数被用作评估岩石内部微裂隙活动和损伤程度的指标。试验发现，随着含水率的增加，砂岩的声发射振铃数减少，这意味着水分可能降低了岩石内部裂隙的活动性，延迟了裂纹扩展的时间。然而，尽管振铃数减少，但声发射累计振铃数的曲线形状保持相似，这暗示了含水率的变化并未改变岩石整体的破坏模式，只是影响了破坏的速度和强度。 此外，研究还观察到在峰值应力之前的应力-应变曲线缺乏明显的屈服阶段，这可能是由于含水率导致的岩石结构软化或强度降低。而声发射累计振铃数的台阶状变化则揭示了岩石内部裂纹的累积和集中过程，这通常预示着即将发生破坏。 这项研究强调了水分对红砂岩力学性能和声发射特性的重要影响，为理解和预测含水红砂岩在工程环境中的行为提供了宝贵的科学依据。这对于地质灾害预警、地下工程设计以及岩体稳定性分析具有重要意义。