大理岩破坏起裂应力及断裂能特征试验研究

摘要：

根据大理岩常规三轴试验数据，探讨不同围压下大理岩破坏的起裂应力和起裂断裂能变化规律。大理岩起裂应力位于峰值应力的53%～76%之间，随围压升高向峰值强度逐渐逼近。起裂断裂能与围压、峰值强度呈正线性关系。起裂应力对应的声发射能量计数率出现突跳，起裂点之后声发射能量计数率和累计释放能量增加速度明显变快，理论计算求得的起裂点和声发射监测数据吻合较好。大理岩常规三轴破坏符合MogiCoulom强度准则。

关键词：

三轴破坏；起裂应力；断裂能；声发射

中图分类号：

TU45

文献标志码：A

文章编号：16744764（2014）04006905

岩石的起裂应力是判断岩石类材料破坏征兆的重要指标之一。岩石破坏过程中线弹性变形阶段结束亦是裂纹扩展阶段的开始，中间的转折点即为起裂点。对于脆性材料在单轴和三轴压缩条件下的力学行为已经获得了较好的研究成果，对岩石的起裂、断裂特性也开展了相关的研究。

Gaziev等[12]发现岩石断裂能和起裂应力密切相关。黄达等[3]研究了加载速率与特征应力之间的对应关系。王学滨等[4]研究了单轴压缩破坏岩石试件断裂能的尺寸效应。徐松林等[5]提出大理岩三轴试验剪切断裂能的计算方法。杨圣奇等[6]研究了三轴压缩大理岩断裂能随围压的变化关系。朱泽奇等[7]研究了不同围下起裂应力、起裂角与围压的关系。Scott等[8]研究了岩石疲劳破坏过程中的应变能耗散特征。Xie等[9]基于能量释放和耗散原理研究了岩体破坏准则。

关于单轴加载条件下岩石破坏过程的能量演化规律已取得较多的研究成果，而三轴压缩破坏岩石的起裂应力是与围压密切相关的，目前这方面的研究还极为缺乏。本文对大理岩常规三轴压缩破坏过程的起裂应力和断裂能影响因素进行了研究。

1试验介绍

试验采用三个批次的大理岩岩样分别进行单轴和常规三轴试验（岩样标号中字母前的数字表示岩样的1、2、3批次，字母T表示常规三轴压缩）。试验在MTS815岩石力学试验系统上进行，采用AE21C声发射设备检测声发射信息。试验全过程应力应变曲线（1T组）如图1所示。张黎明，等：大理岩破坏起裂应力及其断裂能特征试验研究

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