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第8期 王学滨：不同强度岩石的破坏过程及声发射数值模拟 .841. (a10000 (b)12000 (C)14000 (d16000 (e)18000 f)20000 (g)22000 h)24000 14(① 150 1.2 40 30 0.6 20 ③ 0 0.2 2 0 3 轴向应变105 ①一区段1：②一区段2：③一区段3 图5方案4（初始内摩擦角为46.62°）的破环过程，应力一应变曲线及每10个时间步内破坏单元数目一应变曲线 Fig.5 Failure process,stress strain curve and number of failed elements per 10 time steps strain curve of Scheme 4(the initial internal friction an- gle=46.62° 数目的增加源于缺陷的长大、聚结、传播、竞争.在 3000 方案1 峰后的应变软化阶段，试样内部的破坏单元数目仍 2400- 然有一定的增加，这是由于短剪切带联结成贯穿试 方案2 样长剪切带过程中，部分密实岩石单元发生了破坏 1800- 方案3 (6)由图6可知，对于方案1（强度参数最低），缺陷 1200 全部发生破坏之后，密实岩石马上发生了破坏；对于 方案4 方案4（强度参数最高），缺陷全部发生破坏之后，过 600 一段时间步，密实岩石才发生破坏.(7)由图6可 知，对于方案1，应力的峰值被达到之后，破坏的单 2 3 4 元数目仍有较大的增长；然而，对于方案4，应力的 轴向应变/10-5 峰值被达到之后，破坏的单元数目增长不大， 图6破坏单元总数一应变曲线 Fig-6 Curves of total number of failed elements and strain at differ- 3讨论 ent initial internal friction angles 3.1区段1及2的声发射现象一前震 的峰值越低，这意味着，当密实岩石的强度参数较 众多文献指出，在加载初期就有不同程度的声 高时，密实岩石的破坏相继发生，而不是同时发生， 发射活动8].在较低的应力作用下，预先存在裂 (4)显然，区段1及2均位于应力的峰值之前，区段 纹的闭合、闭合过程及闭合后部分粗糙面的破坏都 3的绝大部分位于应力的峰值之前，小部分位于峰 会产生声发射活动].尽管本文不能真实模拟预 后的应变软化阶段，在峰后的残余阶段，试样的破 先存在裂纹的闭合等现象（本文模拟的是预先存在 坏单元数目没有明显的增加.(5)由于区段3的绝 的缺陷破坏)，但是在区段1及2观察到的声发射现 大部分位于应力的峰值之前，因此具有一定的前兆 象与这些实验结果是类似的 意义，在区段3的峰前阶段，试样内部的破坏单元 区段1及2的声发射源于试样内部预先存在的图5 方案4（初始内摩擦角为46∙62°）的破坏过程、应力－应变曲线及每10个时间步内破坏单元数目－应变曲线 Fig．5 Failure processstress-strain curve and number of failed elements per10time steps-strain curve of Scheme4（the initial internal friction angle＝46∙62°） 图6 破坏单元总数－应变曲线 Fig．6 Curves of total number of failed elements and strain at different initial internal friction angles 的峰值越低．这意味着当密实岩石的强度参数较 高时密实岩石的破坏相继发生而不是同时发生． （4）显然区段1及2均位于应力的峰值之前．区段 3的绝大部分位于应力的峰值之前小部分位于峰 后的应变软化阶段．在峰后的残余阶段试样的破 坏单元数目没有明显的增加．（5）由于区段3的绝 大部分位于应力的峰值之前因此具有一定的前兆 意义．在区段3的峰前阶段试样内部的破坏单元 数目的增加源于缺陷的长大、聚结、传播、竞争．在 峰后的应变软化阶段试样内部的破坏单元数目仍 然有一定的增加这是由于短剪切带联结成贯穿试 样长剪切带过程中部分密实岩石单元发生了破坏． （6）由图6可知对于方案1（强度参数最低）缺陷 全部发生破坏之后密实岩石马上发生了破坏；对于 方案4（强度参数最高）缺陷全部发生破坏之后过 一段时间步密实岩石才发生破坏．（7）由图6可 知对于方案1应力的峰值被达到之后破坏的单 元数目仍有较大的增长；然而对于方案4应力的 峰值被达到之后破坏的单元数目增长不大． 3 讨论 3∙1 区段1及2的声发射现象－－－前震 众多文献指出在加载初期就有不同程度的声 发射活动［11－18］．在较低的应力作用下预先存在裂 纹的闭合、闭合过程及闭合后部分粗糙面的破坏都 会产生声发射活动［14］．尽管本文不能真实模拟预 先存在裂纹的闭合等现象（本文模拟的是预先存在 的缺陷破坏）但是在区段1及2观察到的声发射现 象与这些实验结果是类似的． 区段1及2的声发射源于试样内部预先存在的 第8期 王学滨： 不同强度岩石的破坏过程及声发射数值模拟 ·841·