ACSW-SGC相似材料单轴压裂声发射特性分析

"该研究通过ACSW-SGC相似材料（Amylum淀粉，Cement水泥，Sand沙子，Water水，Solid固体，Gas气体，Couple耦合）的制备和单轴压裂实验，探讨了声发射特性和力学参数之间的关系。实验使用YYW-II及声发射测试仪，分析了声发射能量释放与材料裂隙发育的关联，并关注了骨胶比和淀粉含量对声发射能量变化率的影响。研究发现，能量释放经历多个阶段，并且与材料的抗压强度有显著的相关性。此外，材料主裂隙产生的能量释放与淀粉含量和骨胶比的变化密切相关，为‘固-气’耦合物理相似模拟实验提供了重要的测试依据。" 本文主要研究了ACSW-SGC相似材料在单轴压裂过程中的声发射特性，这是一种采用沙子、水泥、淀粉和水制成的材料，用于模拟地质结构和矿井开采中的力学行为。研究采用声发射技术，这是一种非破坏性的检测方法，能够实时监测材料内部微裂纹的形成和扩展，从而理解材料的破坏机制。 实验结果显示，声发射能量的释放与材料在压缩过程中裂隙的发育有着密切的对应关系。这一过程可以分为五个阶段：储存能量阶段、弹性能释放阶段、破裂能量释放阶段、二次破裂能释放阶段以及能量平衡阶段。这揭示了材料内部应力变化与声发射活动的动态关联。 进一步的分析发现，ACSW-SGC相似材料主裂隙产生的能量释放受到骨胶比（砂与胶结剂的比例）和淀粉含量的影响。当骨胶比在1:10到1:50之间变化，且淀粉含量增加时，能量释放的平均变化率在5.85%至9.83%之间。相反，若淀粉含量从0到50克，随着骨胶比增大，能量释放的平均变化率则在-5.92%至-3.78%的范围内下降。这表明淀粉和骨胶比的调整可以显著改变材料的声发射特性，影响其力学性能。 此外，研究还观察到试件主裂隙产生释放的能量与其抗压强度正相关，且这种变化具有较好的同步性。这意味着通过监测声发射能量的变化，可以间接评估材料的抗压性能，这对于预测和预防矿山开采过程中的结构破坏和瓦斯运移具有重要意义。 本研究为深入理解采动覆岩破断和瓦斯运移的“固-气”耦合现象提供了实验基础，同时也为相似材料的声发射测试技术提供了新的理论支持和实践指导。未来的研究可以进一步探索不同工况下ACSW-SGC材料的声发射特性，以便更精确地模拟和预测地质和矿井工程中的复杂力学行为。