巖石破壞過程中的聲發(fā)射分布規(guī)律及其分形特征.pdf

1、巖石是典型的具有非均勻性的脆性材料，內(nèi)部富含各種缺陷(微裂紋、孔隙、節(jié)理裂隙等)，在受載破壞過程中會產(chǎn)生大量的聲發(fā)射信號。由于聲發(fā)射信號產(chǎn)生于巖石內(nèi)部微裂紋的萌生或擴展，因此每個聲發(fā)射信號都包含了巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化的豐富信息。研究和分析這些聲發(fā)射信號的特征參數(shù)對于進一步認(rèn)識巖石破壞過程中內(nèi)部裂紋的擴展規(guī)律以及預(yù)測預(yù)報礦山現(xiàn)場的沖擊地壓(巖爆)具有重要的價值。 本文通過室內(nèi)聲發(fā)射實驗，監(jiān)測不同巖性試樣受載破壞過程中的聲發(fā)射事件，并基

2、于分形理論，建立了描述聲發(fā)射空間分布特征的分維模型(數(shù)目-半徑法和計盒維數(shù)法)，重點對巖石試樣不同破壞階段的聲發(fā)射空間分布分維值的變化特征進行了分析，得到了以下一些結(jié)論： (1)不同巖性試樣破壞過程中聲發(fā)射事件的空間分布反映了內(nèi)部裂紋萌生和擴展規(guī)律。巖石試樣破壞前在中間形成的聲發(fā)射事件相對較少的“空白區(qū)”蘊含了巖石宏觀裂紋擴展的趨勢，此結(jié)果對開展沖擊地壓(巖爆)預(yù)測預(yù)報研究具有重要的理論價值。 (2)巖石試樣破壞過程中聲

3、發(fā)射的空間分布具有分形特征。隨著載荷增加，試樣內(nèi)部破壞程度增加，聲發(fā)射分布的分維值持續(xù)降低，到試樣臨近破壞時，分維值降到最低。 (3)巖石破壞過程中聲發(fā)射分維值持續(xù)降低，說明巖石內(nèi)部裂紋是從最初的不規(guī)則分布，漸漸向某個或某幾個破裂面匯合(即相對比較規(guī)則的分布)的一個過程。 (4)對于同一巖性的巖石試樣，臨近破壞前的計盒分維值會降低到一個“臨界值”以下，此“臨界值”可以被當(dāng)做巖石試樣即將破壞的標(biāo)志。這一結(jié)論對于礦山現(xiàn)場沖擊