基于声发射时频特性的花岗岩各向异性实验研究

游勋¹，王春仁¹，吕欣²，赵迎贵¹，余敏¹

1. 马钢集团设计研究院有限责任公司2. 华北理工大学现代技术教育中心

摘 要：为了更好地将声发射/微震等手段应用于岩石破裂监测,为工程岩体的稳定性评判提供技术依据,考虑到岩石材料所固有的各向异性等属性,本文拟从声发射监测角度探究岩石各向异性,通过对花岗岩进行水平卸荷破坏试验,开展材料各向异性和应力各向异性对声发射时影响研究。结果表明,各向异性(包括材料各向异性和应力各向异性)是引起不同位置声发射时频域差异性的主要原因,偏应力的存在是岩石出现应力各向异性的重要原因。加载初期以材料各向异性为主,随着损伤破裂的发展,应力各向异性开始占主导作用。声发射时域中绝对能量受材料各向异性的影响较大,幅值受应力各向异性的影响更为显著。声发射频域中不同频段的主频分量对材料各向异性和应力各向异性的敏感程度不同,低频(约20kHz)在试验初期受材料各向异性影响,试验后期由应力各向异性所控制;中频(40～50kHz)不受各向异性的影响,在整个阶段均有较高的响应;次高频(50～60kHz)受应力各向异性和材料各向异性的共同影响;高频(80～110kHz)对应力各向异性的表现较为敏感。

关键词：岩石破裂;声发射;材料各向异性;应力各向异性;