自然与饱水状态下砂岩压缩破坏力学特性及声发射特征

• 作者: 张寅 李哲 宋士康 赵毅 李皓
• 来源期刊: 煤田地质与勘探
• 学科: 工学
• 关键词: 砂岩 单轴压缩 力学特性 声发射特征 脆性 饱水
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 水文地质 工程地质
• 页码范围: 98-105
• 页数: 8页
• 分类号: TD315
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2022.02.012

摘要

为研究自然与饱水状态下不同粒径砂岩损伤破坏过程中的力学特性和声发射特征,对自然和饱水状态下3种粒径砂岩进行单轴压缩试验和声发射试验,研究其单轴应力状态下力学特性和声发射特征.试验结果表明:在自然状态下,粗粒砂岩平均抗压强度为54.23 MPa,中粒砂岩为53.56 MPa,细粒砂岩为59.46 MPa;饱水后,粗粒砂岩平均抗压强度为35.62 MPa;中粒砂岩为31.79 MPa,细粒砂岩为29.10 MPa.饱水后,粗粒砂岩、中粒砂岩和细粒砂岩的弹性模量分别降低19.6％、32.7％和33.7％;泊松比分别增加9.6％、10.4％和19.5％.所有试样各阶段声发射能量曲线变化趋势与各阶段受力破坏程度具有较高的一致性,声发射能量峰值都出现在应力峰值附近,其中饱水后弹性变形阶段声发射总能量发生不同程度的减少,粗粒砂岩为67.4％,中粒砂岩为32.4％,细粒砂岩为29.3％.饱水试样损伤演化阶段较自然状态声发射总能量发生明显下降,粗粒砂岩最为明显,降幅为73.5％,中粒砂岩为36.0％,细粒砂岩为62.0％.饱水后失稳破裂阶段声发射能量值较自然状态依旧出现不同程度的减少,粗粒砂岩为30.7％,中粒砂岩为29.5％,细粒砂岩为38.3％.砂岩饱水后力学特性与声发射特征变化是试样微观结构变化在宏观层面的体现;用砂岩单轴破坏过程中声发射能量峰值可以很好地表征砂岩脆性,将为岩石脆性研究提供新的思路.