单轴加载条件下大理岩的实时轴向波速变化特征与频谱分析

杨爽^1,2，邓建辉^1,2，何治良^1,3,4

1. 四川大学深地科学与工程教育部重点实验室2. 四川大学水利水电学院3. 西南科技大学环境与资源学院4. 四川大学-香港理工大学灾后重建与管理学院

摘 要：为研究大理岩在单轴应力条件下的实时轴向波速的变化特征,采用自主研发设计的超声波检测替代承压装置,完成了大理岩、Q345钢的单轴压缩试验与实时轴向超声波测试,并结合FFT方法分析了大理岩试样与Q345钢试样的波速、频谱特征。试验结果表明:在单轴加载条件下,Q345钢试件耦合面的接触性状是导致其波速增长的主要原因,而大理岩纵波波速随应力的变化则受耦合面接触性状与孔隙闭合特征的共同控制,大理岩在弹性范围内的波速变化可分为孔隙压密段与线弹性段两个阶段;试件端面接触性状越稳定,波速增长越慢,波速越高,次频带谐波能量越低;随着岩石内部的孔隙、裂纹被压密,纵波波速增大,频域信号的低频段能量逐渐向高频段转移。

关键词：弹性阶段;实时轴向波速;频谱分析;大理岩;单轴加载;