魏翔等：含陡倾角软弱结构面的花岗岩力学特性及声发射特征 ·1669· 量0.01g)测量直径、长度和质量.岩体的三轴压缩试 15和20MPa围压，试样的信息见表1.纵波波速试 验在武汉岩土所MTS815.03岩石试验机上完成，同时 验方法为直透法（直达波法），即将纵声波换能器置 采用美国物理声学公司(PAC)研制的DISP声发射测 于试样的轴向两端，并用夹具夹紧.换能器与岩样 试系统进行声发射数据收集.本次试验中，轴压加载 间的耦合材料用凡士林.三轴压缩试验采用应力 采用位移控制，加载速率为1×10-3mms,围压采用 控制，即先增加围压至预定值，再施加轴压进行试 载荷控制，加载速率为0.5MPa·s1.在试验过程中， 验.在三轴压缩试验过程中，同时监测试件破坏过 声发射监测系统可对声发射事件、能量等特征参数进 程声发射参数特征.通过试验，研究含软弱结构面 行实时监测. 岩体压缩变形直至破坏的全过程以及破坏过程中 1.2试验方案 声发射参数特性. 试验进行两组，每组八个试样分别施加5、10、 表1试样的物理参数 Table 1 Physical parameters of samples 试件描述 围压/MPa 试件编号 直径/mm 高度/mm 纵波波速/(m·s) 密度/(gcm3) 1-1-1 49.04 100.41 3535.56 2.48 5 1-1-2 49.42 99.68 3547.33 2.46 1-2-1 49.14 99.73 3269.84 2.48 10 1-2-2 48.64 99.96 3173.33 2.53 含软弱结构面 1-3-1 49.53 99.41 3270.07 2.45 15 1-3-2 49.58 99.87 3362.63 2.44 1-4-1 49.95 99.53 3385.37 2.41 20 14-2 49.37 99.69 3257.84 2.46 2-1-1 49.74 99.32 3925.69 2.55 2-1-2 49.68 99.38 3975.20 2.54 2-2-1 49.41 99.43 3853.88 2.57 10 2-2-2 49.53 99.08 3963.20 2.58 完整 2-3-1 49.84 99.39 4559.17 2.60 15 2-3-2 49.74 99.87 4581.19 2.59 24-1 49.73 99.34 4685.85 2.62 20 2-4-2 49.94 99.74 4660.75 2.62 2试验结果及分析 压)一轴向应变（ε，）曲线，试件共分为四级围压，依次 为5、10、15和20MPa 2.1试验结果 表2试验结果 试验结果见表2.表2给出每组两个试件峰值应 Table 2 Test results 力平均值和声发射事件数平均值.在试验过程中，试 围压/ 平均峰值平均声发射 破坏 件发生破坏时都会发出“砰”的声响，完整试件声响比 试件 MPa 强度/MPa 事件数 方向 较清脆，说明含结构面试件由于沿裂隙面破坏，并且承 5 234.53 2209 沿结构面 受的荷载也比较低，在压缩过程中积聚弹性能少，发出 10 250.74 3000 沿结构面 声响比较弱.试件最终的破坏形式都是剪切破坏，岩 含软弱结构面 石（完整试件）为剪切滑移，岩体（含陡倾角软弱结构 公 267.57 7641 沿结构面 面试件)为沿结构面破坏，如图2所示 20 295.80 26427 沿结构面 2.2轴向应力一轴向应变全过程曲线 5 250.04 109 剪切面 307.82 737 利用试验机获得不同围压下试件的应力一应变曲 10 剪切面 完整 线.图3分别给出岩体试件和完整岩石试件三轴压缩 15 374.62 1886 剪切面 过程的偏应力（σ1-σ3，其中σ，为轴向应力，03为围 20 415.27 2192 剪切面魏 翔等: 含陡倾角软弱结构面的花岗岩力学特性及声发射特征 量 0. 01 g) 测量直径、长度和质量． 岩体的三轴压缩试 验在武汉岩土所 MTS 815. 03 岩石试验机上完成，同时 采用美国物理声学公司( PAC) 研制的 DISP 声发射测 试系统进行声发射数据收集． 本次试验中，轴压加载 采用位移控制，加载速率为 1 × 10 － 3 mm·s － 1 ，围压采用 载荷控制，加载速率为 0. 5 MPa·s － 1 ． 在试验过程中， 声发射监测系统可对声发射事件、能量等特征参数进 行实时监测． 1. 2 试验方案 试验进行两组，每 组 八 个 试 样 分 别 施 加 5、10、 15 和 20 MPa 围压，试样的信息见表 1． 纵波波速试 验方法为直透法( 直达波法) ，即将纵声波换能器置 于试样的轴向两端，并用夹具夹紧． 换能器 与 岩 样 间的耦合 材 料 用 凡 士 林． 三 轴 压 缩 试 验 采 用 应 力 控制，即先增 加 围 压 至 预 定 值，再 施 加 轴 压 进 行 试 验． 在三轴压缩试验过程中，同时监测试件 破 坏 过 程声发射参数特征． 通过试验，研究含软弱 结 构 面 岩体压缩变形直至破坏的全过程以及破坏过程中 声发射参数特性． 表 1 试样的物理参数 Table 1 Physical parameters of samples 试件描述 围压/MPa 试件编号 直径/mm 高度/mm 纵波波速/( m·s － 1 ) 密度/( g·cm － 3 ) 含软弱结构面 5 1--1--1 49. 04 100. 41 3535. 56 2. 48 1--1--2 49. 42 99. 68 3547. 33 2. 46 10 1--2--1 49. 14 99. 73 3269. 84 2. 48 1--2--2 48. 64 99. 96 3173. 33 2. 53 15 1--3--1 49. 53 99. 41 3270. 07 2. 45 1--3--2 49. 58 99. 87 3362. 63 2. 44 20 1--4--1 49. 95 99. 53 3385. 37 2. 41 1--4--2 49. 37 99. 69 3257. 84 2. 46 完整 5 2--1--1 49. 74 99. 32 3925. 69 2. 55 2--1--2 49. 68 99. 38 3975. 20 2. 54 10 2--2--1 49. 41 99. 43 3853. 88 2. 57 2--2--2 49. 53 99. 08 3963. 20 2. 58 15 2--3--1 49. 84 99. 39 4559. 17 2. 60 2--3--2 49. 74 99. 87 4581. 19 2. 59 20 2--4--1 49. 73 99. 34 4685. 85 2. 62 2--4--2 49. 94 99. 74 4660. 75 2. 62 2 试验结果及分析 2. 1 试验结果 试验结果见表 2． 表 2 给出每组两个试件峰值应 力平均值和声发射事件数平均值． 在试验过程中，试 件发生破坏时都会发出“砰”的声响，完整试件声响比 较清脆，说明含结构面试件由于沿裂隙面破坏，并且承 受的荷载也比较低，在压缩过程中积聚弹性能少，发出 声响比较弱． 试件最终的破坏形式都是剪切破坏，岩 石( 完整试件) 为剪切滑移，岩体( 含陡倾角软弱结构 面试件) 为沿结构面破坏，如图 2 所示． 2. 2 轴向应力--轴向应变全过程曲线 利用试验机获得不同围压下试件的应力--应变曲 线． 图 3 分别给出岩体试件和完整岩石试件三轴压缩 过程的偏应力( σ1 － σ3，其中 σ1 为轴向应力，σ3 为围 压) --轴向应变( ε1 ) 曲线，试件共分为四级围压，依次 为 5、10、15 和 20 MPa． 表 2 试验结果 Table 2 Test results 试件 围压/ MPa 平均峰值 强度/MPa 平均声发射 事件数 破坏 方向 含软弱结构面 5 234. 53 2209 沿结构面 10 250. 74 3000 沿结构面 15 267. 57 7641 沿结构面 20 295. 80 26427 沿结构面 完整 5 250. 04 109 剪切面 10 307. 82 737 剪切面 15 374. 62 1886 剪切面 20 415. 27 2192 剪切面 ·1669·