循环加卸载下花岗岩破裂过程及能量演化研究

王子辉¹，周宏伟^2,3，安露¹，王超圣⁴

1. 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院2. 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院3. 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点试验室4. 河南科技大学土木工程学院

摘 要：使用MTS815实验机对北山花岗岩进行了循环加卸载实验.基于实验结果,探讨了循环加卸载条件下北山花岗岩声发射特征,研究了北山花岗岩破裂过程中能量演化特征.结果表明:1)峰值应力前循环,卸载阶段弹性模量略大于加载阶段弹性模量.2)根据声发射变化特征可以很好地判定岩石所处的应力状态和损伤程度,并在一定程度上证明了岩石材料的Kaiser效应.3)峰值应力前,能量演化主要表现为以弹性能为主的聚集和释放;在峰值应力时耗散能迅速增多导致岩石内部结构发生根本性的变化,耗散能在峰后阶段所占比重持续增加导致岩石进入加速破坏阶段.4)峰值应力前,围压对弹性能和耗散能的影响很小;但弹性储能极限和岩石破坏所需的耗散能随围压的升高线性增大.

关键词：北山花岗岩;破裂过程;声发射;能量演化;