江浩,李仁杰,王立波,陈卫兵,于生飞,张胜

• 1:山东电力工程咨询院有限公司
• 2:中国科学院武汉岩土力学研究所

摘要(Abstract)：

完整岩石与裂纹岩石在循环荷载作用下会产生不同形式的新生裂纹，研究不同类型岩石的裂纹演化过程对于保障岩体结构的安全与稳定具有重要意义。基于声发射、电阻率与DIC监测技术，从声学、电学与光学等多物理场角度监测岩石裂纹的演化过程。研究结果显示：完整岩石在单轴压缩与单轴循环加卸载作用下的峰值强度基本一致，前者的破裂模式为张拉破坏而后者为剪切破坏。预制裂纹岩石在循环荷载作用下的峰值强度随裂纹数量的增多而减小，单、双裂纹岩石的破裂模式均为张拉破坏。在循环过程中，声发射计数从微观角度反映岩石裂纹的萌生状态，其在加载阶段较多而在卸载阶段较少，这表明微裂纹的萌生基本发生加载阶段。岩石电阻率从宏观角度反映岩石裂纹的连通状态，其与岩石应变具有一定的相关关系，即电阻率的峰值对应应变的谷值而电阻率的谷值对应应变峰值。同时，基于DIC监测获取了不同类型岩石的新生裂纹演化过程。基于多种监测角度探究了岩石在循环荷载作用下的裂纹演化过程，对后续研究岩石的损伤特征具有积极意义。

关键词(KeyWords)： 裂缝岩石;裂缝发展;电阻率;声发射(AE);数字图像相关(DIC)

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(52279117)

作者(Author): 江浩,李仁杰,王立波,陈卫兵,于生飞,张胜

DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2025.S2.092

参考文献(References)：

• [1] 俱量，朱兴华，温瑞祥，等.干湿循环作用下泥岩力学特性及损伤演化统计模型研究[J/OL].工程地质学报，1-13.[2024-09-03].https://doi.org/10.13544/j.cnki.jeg.2024-0136.
• [2] 周禹良，侯公羽，李生生，等.裂隙型类岩竖井注浆帷幕试样开挖卸荷响应试验研究[J].岩土力学，2024,45(S1):391-404.
• [3] 张五洲，鲁鲲鹏，张合星，等.分级循环加载下缺陷砂岩裂纹扩展及声发射频谱特征分析[J].河北工程大学学报(自然科学版),2023,40(3):56-63,76.
• [4] 赵博，徐涛，杨圣奇，等.循环载荷作用下高应力岩石疲劳损伤破坏数值模拟与试验研究[J].中南大学学报(自然科学版),2021,52(8):2725-2735.
• [5] 冯慧坤，吕原君，罗战友，等.辉绿岩单轴压缩过程变形场的DIC监测与模拟[J].宁波大学学报(理工版),2024,37(5):27-34.
• [6] 徐士良，徐营，施国栋，等.低围压下脆性岩石单裂纹扩展与影响因素分析[J].地下空间与工程学报，2021,17(5):1384-1390.
• [7] 叶琼瑶，韦立德，邵羽，等.一种裂纹扩展的通用离散元程序分析模型及其含预制双裂纹试样的模拟[J].工业建筑，2024,54(7):196-201.
• [8] 戎虎仁，张佳瑶，刘宏，等.单轴压缩下单裂纹混凝土力学特性和破坏特征试验研究[J].混凝土，2019(10):62-68.
• [9] 申建军，刘伟韬，张勤，等.含双裂纹试件破坏特性力学试验及数值模拟[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2016,35(12):1397-1401.
• [10] 张玉良，吴必胜，赵高峰.基于声发射监测的岩石热损伤实时演化研究[J].中南大学学报(自然科学版),2021,52(8):2945-2958.
• [11] 宋杰，李术才，刘斌，等.灰岩岩样等幅和分级循环加卸载过程中电阻率响应规律研究[J].岩石力学与工程学报，2015,34(S2):3880-3887.
• [12] 张庆贺，陈晨，袁亮，等.基于DIC和YOLO算法的复杂裂隙岩石破坏过程动态裂隙早期智能识别[J].煤炭学报，2022,47(3):1208-1219.
• [13] 徐婕，徐宁，蒋景东.基于声发射监测的不同加卸荷路径下砂岩破坏前兆信息研究[J].水利与建筑工程学报，2021,19(1):170-175,230.
• [14] 王俊璇，赵明阶，苏初明.岩石在受载条件下电阻率变化特征研究综述[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2011,30(3):419-423,464.
• [15] 范杰，朱星，胡桔维，等.基于3D-DIC的砂岩裂纹扩展及损伤监测试验研究[J].岩土力学，2022,43(4):1009-1019.
• [16] 周逸飞，朱星，刘文德.基于声发射和高斯混合模型的灰岩破裂特征识别研究[J].水利水电技术，2019,50(11):131-140.
• [17] 刘文德，朱星，许强，等.单轴压缩下岩石声发射及其分形特征[J].水利水电技术，2017,48(9):181-185.
• [18] 樊春林，丁小明，刘恒波，等.采用DIC技术的超高性能混凝土的断裂性能研究[J].混凝土，2024(6):220-225.
• [19] 张朝俊，吴顺川，储超群，等.裂隙砂岩应变场演化与超声时移衰减特征研究[J].岩土力学，2024,45(5):1284-1296.
• [20] WANG Y H,LIU Y F,MA H T.Changing regularity of rock damage variable and resistivity under loading condition[J].Safety Science,2012,50(4):718-722.
• [21] ZENG X H,LIU H C,ZHU H S,et al.Study on damage of concrete under uniaxial compression based on electrical resistivity method[J].Construction and Building Materials,2020,254:119270.
• [22] 王天佐，王春力，薛飞，等.不同循环加卸载路径下红砂岩声发射与应变场演化规律研究[J].岩石力学与工程学报，2022,41(S1):2881-2891.
• [23] 冯国瑞，樊一江，王朋飞，等.不同材料组合及配比下类岩石试件单轴压缩损伤破坏过程分析[J].岩石力学与工程学报，2023,42(S1):3377-3390.
• [24] 王炳雷，颜士荣，黄天雨，等.再生混凝土的声发射特性及Kaiser效应[J].无损检测，2022,44(4):40-44.
• [25] NIU Y,ZHOU X P,BERTO F.Evaluation of fracture mode classification in flawed red sandstone under uniaxial compression[J].Theoretical and Applied Fracture Mechanics,2020,107:102528.