不同迭加断裂角类岩体模型的声发射特征和破裂机制

摘要

为探究含不同裂隙走向岩体在外荷载作用下的破裂特征，采用数字图像相关技术和声发射技术开展加载方向分别与裂隙夹角为25°，35°，45°和60°（迭加断裂角，β）的类岩体模型单轴压缩试验.结果表明：随β的增大，模型强度逐渐降低.当β较小时，法向应力占据主导地位，会促使Ⅰ型张拉破裂更易发生；当β较大时，Ⅱ型应力强度因子更占优势，导致Ⅱ型剪切破裂成为主导形式，模型在前2个变形阶段内损伤不断累积，达到模型强度对应时刻后，振铃计数变小.模型能量释放总量、平均累积能量、能量释放速率随β增大而增大；模型破坏速率越大，能量释放越剧烈，印证破裂是能量产生的根源. β=60°的模型峰值频率点数量最少，分布最分散；β=35°的模型数量分布多，损伤演化过程更剧烈.通过引入b值误差分析发现，β=35°和β=45°模型的b值曲线在弹性变形阶段末期的突变可作为岩体破裂前兆.研究成果可为工程建设中岩体稳定性分析提供理论支撑.

关键词

迭加断裂角 / 类岩体模型 / 声发射 / 特征参数 / 破裂模式