饱水与干燥泥质粉砂岩破裂声发射对比与损伤演化研究

本文主要探讨了干燥与饱水状态下泥质粉砂岩在单轴压缩破裂过程中的声发射特性及其与力学性能的关系，通过TAW-3000型伺服控制试验机和PCI-2型声发射监测系统的联合使用，研究人员对这两种状态下的岩石进行了详尽的实验研究。 首先，实验发现饱水试件相较于干燥试件表现出明显的力学性能下降。饱水试件的强度和弹性模量降低，这表明水分的存在对岩石的稳定性产生了负面影响。在破坏机制上，干燥试件表现出典型的脆性破坏模式，而饱水试件则显示出塑性破坏的特点，这意味着饱水状态下的岩石更易于发生局部变形而非瞬间断裂。 在声发射监测方面，饱水试件的声发射事件率水平和峰值均低于干燥试件。值得注意的是，饱水试件在破坏前，其声发射事件率曲线会出现一个“增长-沉寂区”，这是岩石损伤累积并可能导致灾难性事件的一个预兆信号。这一发现对于地震预测和地质结构稳定性评估具有潜在的实际应用价值。 文章进一步探讨了基于声发射的损伤演化过程，提出了以相对累计声发射事件率为基础的损伤演化方程。通过对Weibull参数β的拟合分析，结果显示干燥试件内部微元强度分布更为集中且均匀，这意味着干燥状态下岩石的内部结构较为稳定。相反，饱水试件的强度分布不均，表明水分对泥质粉砂岩的微观结构产生了损伤，导致整体强度下降。 本研究揭示了水分对泥质粉砂岩力学性能和声发射行为的影响，以及这些变化如何反映岩石内部的损伤演化过程。这对于理解岩体在含水环境下的力学行为，优化地质灾害预防措施，以及指导地下工程如隧道和矿井的设计与施工具有重要的科学价值。