基于声发射幅频分布的大理岩岩爆试验研究

杜帅¹，王炀²

1. 滨州学院建筑工程学院2. 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点试验室

摘 要：为了对岩爆前后声发射信号在幅值、主频方面的分布规律进行对比分析研究,探究大理岩在岩爆破坏阶段产生的声发射信号本质特征以及大理岩岩爆破坏产生的内在规律,采用三向加载和单面卸载的方式模拟岩石的应力状态变化过程,将大理岩制成标准的试件并开展了2例岩爆模拟试验,采集了试验过程中的三向应力时程曲线和声发射信号,通过分析三向应力时程曲线将岩爆试验过程划分为加载初期、加卸载阶段和岩爆阶段3大阶段,并对比分析了不同试验阶段内的声发射信号在幅值和主频方面的分布规律,同时提出了声发射信号在幅值-主频平面内分布密度的概念,分析了岩爆前后声发射信号在幅值-主频平面内的分布规律,得到了不同试验阶段声发射信号在幅值-主频平面内的密度最大位置,研究了大理岩发生岩爆的内部破坏规律。研究结果表明:大理岩发生破坏的声发射本征固有频率在以90 kHz和270 kHz为中心的2个频率带中,不随加载应力的变化而发生变化;不同阶段的幅值-频率分布规律有明显区别,岩爆阶段的声发射事件密度最大处对应的主频不小于加载阶段,岩爆阶段出现声发射最高幅值,岩爆阶段的声发射平均主频在200 k Hz以上,岩爆阶段的声发射最高幅值和平均主频均大于加载阶段,表明了岩爆阶段岩石发生了更加剧烈的破坏。

关键词：岩爆;幅频分析;声发射;分布密度;