花岗岩循环加载下力学性能增强与声发射特征分析

本研究论文探讨了花岗岩在单轴循环加卸载条件下的力学特性，特别是在循环荷载下的强度增强、变形行为以及声发射特性。作者利用先进的TAW-2000D数字控制式电液伺服试验机和SDAES数字声发射检测仪进行实验，主要关注的是脆性岩石在不同加载路径下的性能变化。 首先，研究发现恒下限和恒差值的单轴循环加卸载方法相比常规单轴压缩试验，平均抗压强度分别提升了18.7%和13.2%，这显示了循环加载对脆性岩石峰值强度的强化作用，即在反复的荷载作用下，岩石的强度得到了增强，这在工程实践中可能意味着更高的承载能力和稳定性。 其次，通过对不同组别试验的应力应变曲线进行对比分析，研究者观察到弹性恢复时间与试件的变形极限有显著关联。弹性恢复时间增加，意味着岩石在卸载后能更好地回弹，从而延展其变形范围，这对理解岩石的长期稳定性和疲劳行为至关重要。 再者，声发射是岩石内部裂纹活动的重要指标。研究发现，声发射事件数与应力应变曲线密切相关，压密阶段和弹性压缩阶段的声发射数量相对较少，随着荷载的增加，内部裂纹快速形成和发展，导致声发射活动显著增多。声发射数量与应力之间的关系被用来验证Kaiser效应和Felicity效应，这两个概念通常用于解释岩石在应力作用下的损伤累积和断裂过程。 Kaiser效应是指声发射在岩石破裂前的预兆阶段，表现为声发射活动的突然增强，而Felicity效应则涉及到裂纹的稳定性和扩展，通过分析声发射与应力的关系，可以预测和评估岩石的力学行为，这对于地质灾害预警和结构设计具有实际意义。 总结来说，这篇研究通过实验数据揭示了花岗岩在循环荷载下的力学响应，强化了我们对脆性岩石在复杂工况下性能的理解，同时提供了声发射作为非破坏性检测技术在岩体完整性评估中的应用潜力。这对于岩石工程、地质灾害防控以及结构材料选择等方面都具有重要的理论和实践价值。