单轴与双轴加载条件下裂隙砂岩破坏行为及前兆特征融合研究

摘要

为探究双裂隙岩石在不同应力条件下的破坏前兆特征，在立方体砂岩试件中预制裂隙，选择平行双裂隙和共线双裂隙两种构型.分别对预制裂隙砂岩进行单轴和双轴压缩试验，利用声发射和数字图像技术分别对岩石内部裂隙发育信息和岩石表面变形信息进行监测.借助声发射事件率函数和砂岩最大主应变场变化研究了砂岩的裂隙发育及破坏过程，结果显示砂岩呈现出渐进式破坏特征，破坏模式多是劈裂破坏占主导，并伴随压剪破坏，破坏形态多呈现出最大主应力方向的偏“I”型破坏，偶有呈现出“X”型破坏.为了表征试样的破坏前兆信息，引入了纵向应变场变异系数和纵向应变场标准差描述岩石破坏前的DIC前兆信息，借助声发射振铃计数描述岩石破坏前的AE前兆信息.借助熵权法，确定了AE前兆指标和DIC应变前兆指标的权重，得到了能反映岩石内部和表面信息的融合指标AD.结果表明，融合指标的前兆预警效果在单轴加载情况下预警时间不具有明显优势，但具有较明显的前兆特征，而在双轴加载情况下，不仅具有预警时间的优势，还具有明显的前兆特征.

关键词

裂隙砂岩 / 破坏行为 / 破坏前兆 / 特征融合 / 双轴加载

基金资助

国家自然科学基金面上资助项目（52374113,52274107,52204091）; 中央高校优秀青年团队培育项目（FRF-EYIT-23-01）; 北京市科技新星计划资助（20230484242）