凝灰岩力学特性与声发射特征研究

周琳; 杨新安; 陈小军; 陈德健; 郭洪涛

doi:10.13319/j.cnki.sjztddxxbzrb.20260019

石家庄铁道大学学报（自然科学版） ›› 2026, Vol. 39 ›› Issue (01) : 55 -63. DOI: 10.13319/j.cnki.sjztddxxbzrb.20260019

凝灰岩力学特性与声发射特征研究

周琳, 杨新安, 陈小军, 陈德健, 郭洪涛

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摘要

隧道地层硬岩的力学响应与破裂演化机制直接关系到围岩稳定性与工程安全。依托甬舟铁路金塘海底隧道，选取弱风化熔结凝灰岩开展XRD、SEM与EDS微观测试，并进行单轴压缩、三轴压缩及巴西劈裂试验，同时实施声发射(AE)全过程监测。结果表明：该凝灰岩主要矿物成分为石英与长石类，呈棱角和次棱角状碎屑堆积结构；平均单轴抗压强度为127.02 MPa,属坚硬岩；围压由5 MPa增至15 MPa时，峰值强度由210.36 MPa提高至286.53 MPa,残余承载能力增强。AE振铃计数及累计声发射计数呈阶段性特征，RA-AF分析显示单轴与低围压下以拉伸裂纹为主，而高围压下剪切裂纹占比提高并主导贯通破坏；失稳阶段b值出现明显起伏并伴随突降。累计声发射计数快速上升与b值突降可作为临近失稳破坏的前兆信号。