·1672 工程科学学报，第38卷，第12期 零：在破坏阶段，岩石达到峰值强度瞬间发生破坏，裂 破坏，没有新裂隙产生：岩石的破坏过程实际上就是 隙大量产生，声发射事件数集聚增加，岩体弹性阶段后 在载荷作用下岩石内部微裂纹产生和发展直至最后宏 出现屈服阶段，岩体发生延性变形，裂隙间歇性产生， 观裂纹产生及试件破坏.由此可见，声发射现象不仅 声发射事件数呈阶段性增加：在峰值应力之后仍有声 能反映岩石的宏观破坏机理，也揭示岩石破坏后应力 发射事件产生，但是个数很少，说明试件已经达到宏观 重新达到新平衡过程 50 ((a) 2400 350 30000 300 360 2000 25000 1600 250 20000 270 edW/o- 200 1200 15000 180 150 800 100 10000 400 5000 、) 4 6 0 10 e,/103 e,/103 图720MPa下振铃累计数和偏应力与应变曲线的关系.(a)岩石：(b)岩体 Fig.7 Relations of ringing accumulative counts and deviatoric stress with strain under 20 MPa:(a)rock:(b)rock mass 图8给出岩石和岩体的声发射事件和围压关系 弹性模量、变形模量、峰值应变和峰值强度增加.岩体 图.由图可以看出，随着围压的增加，岩石破坏过程中 弹性模量、变形模量值和峰值强度低于岩石，峰值应变 声发射事件数增加.这是由于随围压增加岩石的破坏 高于岩石.岩体变形模量对围压的敏感度高于弹性模 形式从单一剪切面的脆性破坏向多个破裂面的延性破 量，岩石变形模量和弹性模量对围压的敏感度基本相 坏发展，导致产生的裂隙数增加.相对岩石来说，岩体 同.岩石中裂隙的存在导致强度降低，内摩擦角φ减 在破坏阶段沿裂隙面滑移产生新的裂纹，故岩体声发 小而黏聚力c增大. 射事件数远远大于岩石.因此，可以通过声发射事件 (3)在压缩应力状态下，岩石内部由微裂纹扩展 数来预测岩石内部是否存在裂隙 为宏观裂隙直至发生破坏，声发射事件数在逐渐增加. 30000 在达到峰值应力时内部裂隙大量产生，声发射事件数 ■岩石 25000 4岩体 急剧增加，破坏后声发射事件增加缓慢.岩体由于在 鼓20000 高围压下岩石的破坏形式逐渐从脆性破坏向延性破坏 转变，同时在破坏前后的裂隙扩展具有一定连续性，声 15000 发射事件数也是连续增加，在达到峰值强度时声发射 10000 事件数远远大于岩石 4 5000 参考文献 0 0 10 15 20 25 围压MPa [Wang J.High-evel radioactive waste disposal in China:update 2010.J Rock Mech Geotech Eng,2010,2(1)1 图8岩石和岩体声发射事件数一围压的关系 PanZQ.Qian Q H.Strategic Research for Deep Geological Dispos- Fig.8 Relationship between acoustic emission events and confining al of High Level Radioactive Waste.Beijing:Atomic Energy Press, pressure of the rock and rock mass 2009 (潘自强，钱七虎.高放废物地质处置战略研究.北京：原子 3 结论 能出版社，2009) B] Wang J,Chen W M,Su R,et al.Geological disposal of high-ev- (1)通过对花岗岩试件不同围压下应力一应变曲 el radioactive waste and its key scientific issues.Chin Rock Mech 线进行分析，发现岩石和岩体随围压增加强度逐渐增 Eng,2006,25(4):801 加，岩石和岩体的破坏由脆性向延性转变.岩体沿结 (王驹，陈伟明，苏锐，等.高放废物地质处置及其若干关键 科学问题.岩石力学与工程学报，2006,25(4)：801) 构面滑移破坏，当围压值高于15MPa后，岩体达到峰 4]Fairhurst C.Nuclear waste disposal and rock mechanics:contri- 值强度前出现屈服平台 butions of the Underground Research Laboratory (URL),Pinawa, (2)岩体和岩石随围压的变化力学特征变化大致 Manitoba,Canada.Int J Rock Mech Min Sci,2004,41(8):1221 相同，但二者之间存在差别.随着围压的增加，岩石的 [5]Wang J,Liu Y M.High-evel radio waste repository and rock me-工程科学学报，第 38 卷，第 12 期 零; 在破坏阶段，岩石达到峰值强度瞬间发生破坏，裂 隙大量产生，声发射事件数集聚增加，岩体弹性阶段后 出现屈服阶段，岩体发生延性变形，裂隙间歇性产生， 声发射事件数呈阶段性增加; 在峰值应力之后仍有声 发射事件产生，但是个数很少，说明试件已经达到宏观 破坏，没有新裂隙产生． 岩石的破坏过程实际上就是 在载荷作用下岩石内部微裂纹产生和发展直至最后宏 观裂纹产生及试件破坏． 由此可见，声发射现象不仅 能反映岩石的宏观破坏机理，也揭示岩石破坏后应力 重新达到新平衡过程． 图 7 20 MPa 下振铃累计数和偏应力与应变曲线的关系． ( a) 岩石; ( b) 岩体 Fig． 7 Ｒelations of ringing accumulative counts and deviatoric stress with strain under 20 MPa: ( a) rock; ( b) rock mass 图 8 给出岩石和岩体的声发射事件和围压关系 图． 由图可以看出，随着围压的增加，岩石破坏过程中 声发射事件数增加． 这是由于随围压增加岩石的破坏 形式从单一剪切面的脆性破坏向多个破裂面的延性破 坏发展，导致产生的裂隙数增加． 相对岩石来说，岩体 在破坏阶段沿裂隙面滑移产生新的裂纹，故岩体声发 射事件数远远大于岩石． 因此，可以通过声发射事件 数来预测岩石内部是否存在裂隙． 图 8 岩石和岩体声发射事件数--围压的关系 Fig． 8 Ｒelationship between acoustic emission events and confining pressure of the rock and rock mass 3 结论 ( 1) 通过对花岗岩试件不同围压下应力--应变曲 线进行分析，发现岩石和岩体随围压增加强度逐渐增 加，岩石和岩体的破坏由脆性向延性转变． 岩体沿结 构面滑移破坏，当围压值高于 15 MPa 后，岩体达到峰 值强度前出现屈服平台． ( 2) 岩体和岩石随围压的变化力学特征变化大致 相同，但二者之间存在差别． 随着围压的增加，岩石的 弹性模量、变形模量、峰值应变和峰值强度增加． 岩体 弹性模量、变形模量值和峰值强度低于岩石，峰值应变 高于岩石． 岩体变形模量对围压的敏感度高于弹性模 量，岩石变形模量和弹性模量对围压的敏感度基本相 同． 岩石中裂隙的存在导致强度降低，内摩擦角 φ 减 小而黏聚力 c 增大． ( 3) 在压缩应力状态下，岩石内部由微裂纹扩展 为宏观裂隙直至发生破坏，声发射事件数在逐渐增加． 在达到峰值应力时内部裂隙大量产生，声发射事件数 急剧增加，破坏后声发射事件增加缓慢． 岩体由于在 高围压下岩石的破坏形式逐渐从脆性破坏向延性破坏 转变，同时在破坏前后的裂隙扩展具有一定连续性，声 发射事件数也是连续增加，在达到峰值强度时声发射 事件数远远大于岩石． 参 考 文 献 ［1］ Wang J． High-level radioactive waste disposal in China: update 2010． J Ｒock Mech Geotech Eng，2010，2( 1) : 1 ［2］ Pan Z Q，Qian Q H． Strategic Ｒesearch for Deep Geological Dispos￾al of High Level Ｒadioactive Waste． Beijing: Atomic Energy Press， 2009 ( 潘自强，钱七虎． 高放废物地质处置战略研究． 北京: 原子 能出版社，2009) ［3］ Wang J，Chen W M，Su Ｒ，et al． Geological disposal of high-lev￾el radioactive waste and its key scientific issues． Chin J Ｒock Mech Eng，2006，25( 4) : 801 ( 王驹，陈伟明，苏锐，等． 高放废物地质处置及其若干关键 科学问题． 岩石力学与工程学报，2006，25( 4) : 801) ［4］ Fairhurst C． Nuclear waste disposal and rock mechanics: contri￾butions of the Underground Ｒesearch Laboratory ( UＲL) ，Pinawa， Manitoba，Canada． Int J Ｒock Mech Min Sci，2004，41( 8) : 1221 ［5］ Wang J，Liu Y M． High-level radio waste repository and rock me- ·1672·