不同缺陷砂岩破坏前兆特征研究

摘要

为精准识别含缺陷砂岩破裂前的前兆特征，本文以具有圆形、梯形、拱形3种几何缺陷的砂岩为研究对象，引入临界慢化理论,结合声发射监测技术开展单轴压缩试验。构建“加载-监测”一体化系统，同步获取应力-应变曲线、声发射能量时序曲线及临界慢化特征曲线。研究结果表明：不同缺陷类型砂岩的破坏前兆具有相近性，梯形缺陷对弹性模量、峰值应力等参数削弱最强，初始孔隙率最高，压密阶段时长最长，为201～233 s，塑性屈服阶段时常最短，为83～101 s，岩石脆性破坏特征最为显著。圆形缺陷削弱作用最弱，压密阶段时长为123～154 s，塑性屈服阶段时长最长，为131～152 s，微裂纹扩展平缓，表现出明显的延性破坏特征；拱形缺陷的影响效应介于两者之间，破坏特征呈中等脆性。声发射能量释放表现为“梯形>拱形>圆形”形式，其中，梯形缺陷能量释放最高、波动信号最频繁，圆形缺陷最平缓。基于临界慢化理论，方差与自相关系数可有效识别破坏前兆，且方差预警更可靠。梯形缺陷前兆点出现最早时间为179.71 s；圆形缺陷前兆点最晚时间为309.86 s，拱形缺陷前兆点出现时间为257.22 s；研究可为煤矿岩体灾害防治提供理论指导。

关键词

含缺陷砂岩 / 声发射监测 / 临界慢化理论 / 破坏前兆