循环载荷下大试件岩石破坏声发射实验――岩石破坏前兆的研究

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1、第23卷第21期岩石力学与工程学报23(21)：3621～36282004年11月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringNov.，2004循环载荷下大试件岩石破坏声发射实验*——岩石破坏前兆的研究1，21，311，4张晖辉颜玉定余怀忠尹祥础12(中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100080)(中国科学院研究生院北京100039)34(中国地震局广东省地震局广州510070)(中国地震局分析预报中心北京100036)摘要岩石等脆性材料

2、在加载过程中，随着载荷的增加，材料内部的微裂纹产生、扩展并伴随着声发射现象的发生。声发射是研究脆性材料损伤演化的良好工具，它能连续、实时地监测脆性物体内部微裂纹的产生与扩展，这是其他任何方法都不具有的优势。在三轴应力条件下进行了大尺度岩石(片麻岩)破坏声发射实验，试件尺寸达1.05m。为了模拟日、月潮汐力对地球的加载和卸载作用，在某一固定水平的轴向压力作用下，叠加上循环载荷。实验过程中记录到大量的声发射信息，它能够反映岩石试件内部每一个损伤(微裂纹)发生的时间、地点和强度。利用声发射记录研究了预

3、测岩石宏观破坏的2种前兆现象：能量加速释放及加卸载响应比剧增，为地震预测提供了实验依据。同时还发现，实验中存在声发射的Felicity效应。关键词岩石力学，岩石破坏前兆，声发射，Kaiser效应，Felicity效应，循环载荷，加卸载响应比，能量加速释放分类号TU452，P315文献标识码A文章编号1000-6915(2004)21-3621-08ACOUSTICEMISSIONEXPERIMENTALRESEARCHONLARGE-SCALEDROCKFAILUREUNDERCYCLINGLO

4、AD——FRACTUREPRECURSOROFROCK1，21，311，4ZhangHuihui，YanYuding，YuHuaizhong，YinXiangchu1(LaboratoryforNon-linearMechanics，InstituteofMechanics，TheChineseAcademyofSciences，Beijing100080China)2(GraduateSchoolofTheChineseAcademyofSciences，Beijing100039China)

5、3(GuangdongEarthquakeAdministration，ChinaEarthquakeAdministration，Guangzhou510070China)4(CenterforAnalysisandPrediction，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100036China)AbstractThemicrofracturesinabrittlemateriallikerockmayappearorgrowwhileloading.Mi

6、crofracturingprocessinamaterialresultsinenergydissipationandacousticemission(AE).Acousticemissionisagoodtooltodetectthedamageinbrittlematerials.Becauseitcanmonitorthemicrofracturesinthebodycontinuouslyandin-real-timeandisbetterthanothermethods.Large-

7、scaledgneissfailureexperimentsundertriaxialloadingareconducted.Thesizeofthespecimenreaches1.05m.Inordertosimulatetheeffectoftide-generatingforceofthesunandthemoon，acyclestressisloadedsuperposingonabasicaxialloadlevel.Lotsofacousticemissionduringtheen

8、tireloadingarerecorded.Therecordingisabletoindicatetheoccurrencetime，locationandmagnitudeofeverydamage(micro-crack)inthespecimen.Acousticemissionrecordisusedtostudythetwomacroscopic2003年12月8日收到来稿，2004年3月26日收到修改稿。*国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CB412706)、国家自