礦巖復(fù)合體加載損傷破壞的三維定位及表征

王 明 旭

(1.武漢科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢，430081；2.惠州市國土資源局，廣東 惠州，516003)

對于采用充填采礦法的礦山，當(dāng)?shù)V石全部采出并充填完畢后，由于圍巖與充填體的強(qiáng)度相差較大，存在充填體失效問題，故有必要進(jìn)行充填體/圍巖復(fù)合體的承載能力及穩(wěn)定性分析。另外，礦山地質(zhì)情況復(fù)雜，礦石中多含有強(qiáng)度不等的巖體，因此由不同強(qiáng)度礦巖組成的復(fù)合體的力學(xué)變形特征也是一個重要的研究課題。巖石類材料在受載時，其內(nèi)部微裂紋萌生、擴(kuò)展、斷裂并以應(yīng)力波的形式釋放能量，稱為聲發(fā)射(acoustic emission,AE)現(xiàn)象，應(yīng)用聲發(fā)射監(jiān)測設(shè)備探究巖石內(nèi)部損傷破壞特點(diǎn)是目前較理想的技術(shù)手段之一。研究人員在不同形式的荷載作用下，進(jìn)行了白云巖[1]、花崗巖[2]、鹽巖[3-4]、石灰?guī)r[5]、白云巖[6]、鉛鋅礦巖[7]、煤巖[8-9]、大理巖[10]等破壞過程的聲發(fā)射試驗(yàn)研究。另外，余樂興[11]研究了不同粒級充填體在單軸壓縮條件下的力學(xué)性能及聲發(fā)射特性；謝勇等[12]分析了充填體在整個壓縮破壞過程中的聲發(fā)射能率、聲發(fā)射b值、聲發(fā)射能率分形維數(shù)與時間的關(guān)系曲線；龔囪等[13]通過單軸循環(huán)加卸荷試驗(yàn)研究了膠結(jié)充填體在加載、卸載過程中的聲發(fā)射b值特征。

上述大多是單獨(dú)針對礦巖或充填體的研究成果，而目前對充填體與圍巖或不同強(qiáng)度巖石組成的礦巖復(fù)合體力學(xué)變形特征的研究較少。為此，本文應(yīng)用內(nèi)部AE點(diǎn)可定位和可視化的三維成像聲發(fā)射儀，通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)，進(jìn)行不同強(qiáng)度組合的礦巖復(fù)合體在軸向加載作用下的聲發(fā)射監(jiān)測，根據(jù)聲發(fā)射點(diǎn)、振鈴計(jì)數(shù)和能量值變化來定位復(fù)合體的內(nèi)部損傷破壞。……