砂岩单轴蠕变声发射能量统计与断面形貌分析

姜德义¹，何怡¹，欧阳振华²，潘鹏志³，王小书¹，谢凯楠¹，蒋翔^1,4

1. 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室2. 煤炭科学技术研究院有限公司3. 中国科学院武汉岩土力学研究所4. 剑桥大学地球科学系

摘 要：为了研究砂岩蠕变过程声发射信号的统计特征,在实验室条件下进行了砂岩的长期和阶梯加载蠕变试验,并采集了全过程声发射信号。利用直方统计和最大似然估计分别分析了声发射能量统计特征,并对破裂断面进行了三维激光扫描重构,结果表明:长期与阶梯加载蠕变具有相似的声发射信号形貌,但是阶梯加载蠕变声发射率明显大于长期蠕变结果;长期蠕变和阶梯加载蠕变所产生的声发射信号的能量概率密度都满足幂律分布,且利用直方统计与最大似然估计两种方法都得到相似的幂律指数,可信度较高。蠕变的幂律指数不同于已有的单轴压缩结果而更接近于地震幂律指数结果;相较单轴压缩的较光滑破裂面,蠕变破坏面光滑度欠缺并伴有阶梯状断痕,和包含弹性-损伤混合纤维的纤维束模型的假设与结果相吻合。

关键词：蠕变;声发射;幂律分布;纤维束模型;断面;