基于动三轴试验的岩石动力特征研究——以南山口抽水蓄能电站地下厂房区花岗岩为例

摘要

为保障抽水蓄能电站大型地下洞室群在动力荷载下的长期稳定性，文章以南山口抽水蓄能电站地下厂房区的花岗岩试样为研究对象，开展了室内动三轴试验，对岩石动力特性参数进行研究，探究了三轴应力状态下岩石阻尼参数与动弹性参数随围压及动荷载作用周次的变化规律，并结合声发射监测技术，揭示不同围压条件下岩石内部裂纹扩展与破裂机制。测试结果表明：岩石的动剪切模量比随动剪应变增大而衰减，阻尼比则随之增长；提高围压能显著增强岩石的刚度特性，表现为动剪切模量比初始值增大、衰减速率减缓，同时能抑制能量耗散、降低阻尼比初始值、减缓增长速率。声发射监测表明，岩石破坏前累计声发射事件数与幅值会急剧上升，揭示了内部裂纹压密、扩展并贯通的损伤累积过程，且围压增大对声发射活动具有一定促进作用。研究从动力学响应与声发射特征两方面，揭示了围压对岩石动力特性与破裂行为的影响机制，研究成果可为南山口及类似抽水蓄能电站地下工程的安全建设与稳定性评价提供理论依据与参数支持。

关键词

岩石力学 / 动三轴试验 / 动力特性 / 阻尼比 / 声发射 / 南山口抽水蓄能电站

基金资助

国家自然科学基金（42377145）; 四川大学青年教师科技创新项目（2024SCUQJTX033）