金属矿山

作者：李楠,陈鹏,李炎,蔡超,唐振宇,杨丛鑫

单位：1. 煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏 徐州 221116;2. 中国矿业大学矿业工程学院,江苏 徐州 221116;3. 中国矿业大学安全工程学院,江苏 徐州 221116

关键词：砂岩,真三轴分级加载,声发射,震源定位,超声波波速,

基金：“十四五”国家重点研发计划项目(编号:2022YFE0128300);国家自然科学基金面上项目(编号:52174221);江苏省研究生科研创新计划项目(编号:KYCX22_2628);中国矿业大学国家级大学生创新创业训练计划项目(编号:202110290001Z)。

为研究岩石在真三轴分级加载过程中声发射特性与超声波波速演化规律两者间的关系,采用自主研发的岩石真三轴试验机、声发射监测系统及超声波测试系统,开展了岩石真三轴分级加载声发射定位监测及超声波测试试验。 研究表明:声发射累计能量与累计计数变化趋势可作为岩石破裂前兆信息,第 1 阶段随着岩石压密其增幅较小;第 2、3、4 阶段砂岩内部裂隙开始发育其增幅缓慢增加;第 5 阶段为砂岩破坏的主要阶段其增幅超过 80%,推断第5 阶段砂岩由于应力达到峰值强度而失稳破坏。 声发射定位可以很好地表征裂缝形态与扩展规律。 第 1、2、3 阶段,砂岩内部极少产生声发射定位事件且分布较为分散。 第 4、5 阶段,声发射定位事件大量产生并集中于最小和中间主应力方向两侧的破裂面与破碎带上。 超声波波速变化对于岩石内部变形破坏以及裂缝扩展具有良好响应。 加载过程岩石波速具有各向异性,最大主应力方向随岩石压密波速增加,压密程度降低波速增速降低;中间主应力方向波速随岩石压密升高,之后随岩石形成破裂面降低;最小主应力方向波速则首先随岩石压密升高,然后随岩石形成贯通破裂面,并伴随有破碎带导致波速迅速衰减骤降至较低水平。

来源：2023年第05期

《金属矿山》期刊编辑部

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