不同含水狀態下裂隙砂巖的聲發射及裂紋擴展試驗研究

朱子輝，郭佳奇，孫飛躍，張恒源

（1.河南理工大學土木工程學院, 河南 焦作 454000；2.河南理工大學應急管理學院, 河南 焦作 454000）

裂隙巖體是地下工程建設過程中不可避免的復雜非均質性介質，在水利、交通隧道、礦山巷道施工過程中十分常見，受人為或自然因素造成的應力擾動影響，巖體內部原生裂隙萌生擴展并相互貫通，從而降低巖體結構的整體穩定性[1]。水的滲入加劇了裂隙巖體的劣化，在水和裂隙的共同作用下，工程巖體的穩定性進一步降低，對地下工程安全建設造成嚴重威脅[2-4]。因此，開展裂隙巖體在不同含水狀態下的裂紋演化規律及破壞特征研究，對于地下工程穩定性評估與防災減災具有重要的工程意義。

近年來，學者們針對上述問題從不同角度開展了一系列水對巖石力學特性及破壞特征影響的研究。Zhao 等[5]研究了不同含水率下紅砂巖的微裂紋演化過程及破壞模式，發現巖樣在飽水狀態下形成了明顯的宏觀剪切破裂面，而在自然狀態下表現出剪切與劈裂共存的破壞模式。姚強嶺等[6]的研究表明，含水率的增加可使巖樣的抗剪強度、黏聚力及內摩擦角減小，且破壞后主裂隙的平整度降低。滕騰等[7]從能量演化角度分析了干燥與飽水狀態對巖石拉壓破壞過程的影響，發現干燥巖樣破壞時的輸入能和耗散能均大于飽水巖樣。馮國瑞等[8]結合分形理論與聲發射（acoustic emission，AE）特征，研究了水對煤樣力學特性與破壞特征的影響，發現水會削弱煤樣脆性，且破壞形態逐漸轉化為張拉破壞。上述研究均是在完整巖樣的基礎上進行的，然而在工程巖體內部往往存在大量裂隙，原始裂隙的存在對巖石破壞機制及裂紋演化的影響與完整巖石存在明顯差異[9]，部分學者也結合聲發射等多種分析方法對水作用下的裂隙巖石開展了相關研究。Li 等[10]從聲發射的時域和頻域、聲發射源以及時變多重分形特征方面，對干燥和飽水狀態裂隙砂巖開展了聲發射多參數分析。Qian 等[11]研究了水與裂隙傾角對煤樣力學特性和開裂行為的影響，發現水對煤樣裂紋類型的影響不明顯，但會加劇裂紋擴展程度，隨著裂隙傾角的增大，裂紋類型更加簡單。康向濤等[12]研究了含水裂隙煤樣的能耗變化規律，結果表明，煤樣的總能量、彈性能和耗散能隨含水率的增加而減小。關于裂隙巖石的裂紋萌生、擴展及貫通過程，一般的攝像設備需要通過肉眼定性地識別裂紋的宏觀擴展過程。隨著計算機技術的不斷發展，人們逐漸將數字圖像相關（digital image correlation, DIC）方法應用于裂隙巖石力學試驗，能夠呈現巖石變形破壞過程中的變形場演化，定量反映裂紋發育程度，有效監測巖樣在荷載作用下的裂紋起裂位置及斷裂過程[13-15]。以上研究大多采用DIC 或聲發射等分析方法，從裂隙巖石表面或內部單方面開展，將二者結合從宏觀到細觀多層次分析裂隙巖石在不同含水狀態下的裂紋萌生、擴展與貫通過程等研究較少。

本研究采用工程實踐中較為常見的砂巖制備陡傾裂隙巖樣，分別對其進行干燥、自然與飽水狀態處理，結合聲發射與DIC 技術開展不同含水狀態下陡傾裂隙砂巖的單軸壓縮試驗，分析不同含水狀態下裂隙砂巖的力學特性、應變場演化及聲發射特征，再現巖石裂紋萌生、擴展與貫通全過程，探討單軸加載過程中不同含水狀態下聲發射信號的演化差異以及水對裂紋擴展特征的影響，以期為水作用下裂隙巖體的穩定性評估與監測以及裂紋擴展規律等研究提供相關依據，解決地下工程施工中受水影響存在的風險問題。

1 試驗方案

1.1 試樣制備

試驗所采用的砂巖取自四川省內江市資中縣，自然狀態下呈灰白色，平均密度為2.398 g/cm3。為滿足單軸壓縮試驗的要求并減少試驗結果的離散性，依據國際巖石力學學會標準，將采集到的巖芯統一加工成直徑為50 mm、長徑比為2 的標準圓柱體試樣[16]。于試樣幾何中心鉆孔，采用金剛砂線切割法制備貫通型裂隙，設計裂隙長度a=20 mm，裂隙寬度t=1 mm。根據工程實況，發現陡傾結構面在施工過程中均有揭露，易誘發風險災害，因此設計預制裂隙傾角β=60°，代表陡傾結構面。不同含水狀態下裂隙砂巖加工成品及裂隙布置如圖1 所示，其中D、S、N 分別代表干燥、自然與飽水狀態，60 為裂隙傾角數值。

將加工后的裂隙砂巖分別進行干燥、自然以及飽水狀態處理，處理方法如下。(1) 干燥狀態：將加工后的裂隙巖樣置于干燥箱內，將箱內溫度設置為105 ℃，加熱24 h，待巖樣冷卻至室溫后取出，并用保鮮膜緊密包裹，防止空氣中的水分進入巖樣，待質量恒定后稱重。(2) 自然狀態：將試樣靜置于自然環境中24 h 即可得到。(3) 飽水狀態：采用強制飽和方法對加工后的巖樣進行飽水狀態處理，將裂隙巖樣置入真空飽和儀中，加壓至100 kPa，并靜置2 h，隨后向儀器中注水以浸沒巖樣，繼續加壓至100 kPa并靜置24 h，取出巖樣并擦拭其表面水分即可得到飽水巖樣。分別記錄3 種含水狀態下裂隙巖樣的質量及尺寸，計算出不同含水狀態下裂隙砂巖的含水率，結果如表1 所示，其中w為含水率。

表1 試樣信息Table 1 Information of the specimens

1.2 試驗設備與方法

試驗設備主要包括巖石力學加載系統、聲發射監測系統及DIC 系統。采用RMT-150B 巖石力學試驗系統開展不同含水狀態下陡傾裂隙砂巖的單軸壓縮試驗，該試驗系統的最大軸向荷載為1 MN，通過位移控制加載，加載速率設置為0.002 mm/s，沿巖樣軸向加載直至裂隙巖樣發生破壞，可以得到不同含水狀態下裂隙巖樣的力學相關信息。采用DS5-8B 型全信息聲發射分析儀實時監測加載條件下裂隙巖樣內部因損傷產生的聲發射信號，將聲發射傳感器對稱布置在裂隙砂巖幾何中心兩側，設置采樣頻率為5 MHz，聲發射信號采集閾值設置為40 dB。使用CCD 相機對裂隙巖樣表面裂紋擴展過程進行實時記錄，在試樣附近放置光源以保證圖像的采集質量，結合數字圖像相關軟件Ncorr 對采集圖像進行后處理[17]，計算得到裂隙巖樣加載過程中的變形場信息，為后續巖樣的裂紋擴展分析提供依據。為確保試驗過程中力學加載信息、圖像信息及聲發射信息采集同步，加載前調試設備，設置力學加載系統、聲發射監測系統與DIC 系統同時開啟。試驗完成后，分別對上述數據進行后處理。試驗設備如圖2 所示。

2 力學特性分析

2.1 應力-應變特性

圖3(a)為不同含水狀態下裂隙砂巖的單軸壓縮應力-應變曲線。由圖3(a)可知，各含水狀態下裂隙砂巖的應力-應變曲線變化規律近似。以自然巖樣為例，加載初期，砂巖內部裂隙及微裂紋逐漸被壓實，應力-應變曲線表現出明顯的下凹非線性增長趨勢，且下凹現象隨含水率的增加越來越明顯，這是因為水的存在導致試樣內部預制裂隙發生剪切滑移，進而造成軸向應變快速增大；隨著荷載增加，曲線逐漸呈現出良好的線性關系，隨著含水率增加，曲線斜率逐漸減小，表明水作用下巖樣的抗變形能力逐漸減小；隨著加載進行，巖樣進入屈服變形階段，不同含水狀態下的應力-應變曲線均呈現上凹趨勢，應力持續增加直至試樣發生失穩破壞，峰后階段含水率的增加使得曲線跌落更加迅速，含水狀態對裂隙巖石的應力-應變行為具有明顯影響。進一步分析不同含水狀態對裂隙砂巖宏觀力學參數的影響，對3 種含水狀態下裂隙砂巖的單軸抗壓強度、彈性模量以及峰值應變進行對比分析，如圖3(b)所示。由圖3(b)可知，隨著含水率的增加，裂隙砂巖的抗壓強度、彈性模量及峰值應變均呈現近線性減小的變化趨勢，自然與飽水狀態下的砂巖與干燥狀態下的砂巖相比，抗壓強度分別降低了16%和36%，彈性模量分別降低了9.8%和23.9%，峰值應變分別降低了5.1%和11.5%。這表明飽水作用削弱了裂隙砂巖的強度與變形等力學性能，水的存在對裂隙砂巖的強度與剛度具有明顯的劣化影響。

2.2 破壞模式

進一步分析不同含水狀態下陡傾裂隙砂巖的宏觀破壞形態，采用CCD 高清攝像機捕捉裂隙砂巖在單軸壓縮條件下的裂紋擴展形式，觀察發現3 種不同含水狀態下裂隙砂巖的宏觀裂紋擴展過程近似，均從巖樣預制裂隙尖端處的應力集中區域開始萌生起裂，之后沿試樣上下端面延伸擴展，直至試樣發生失穩破壞。依據 Wong 等[18]、Yang 等[19]對裂紋類型的分類，對巖樣加載破壞后的裂紋擴展類型進行識別，本研究將巖樣的裂紋擴展模式分為3 類：張拉裂紋、剪切裂紋及拉剪混合裂紋。圖4 為不同含水狀態下裂隙砂巖的宏觀破壞模式與裂紋素描形態，其中T 與S 分別代表張拉裂紋與剪切裂紋。觀察圖4 可知，不同含水狀態下裂隙砂巖均表現出近似H 形張拉-剪切混合破壞，且隨著含水率的增加，沿加載方向逐漸出現典型的張拉裂紋，次生裂紋也隨之逐漸增加，以張拉裂紋的形式在新生裂紋的基礎上進一步擴展。含水率的增加使得裂隙砂巖變形破壞時的裂紋類型更為復雜，干燥與自然巖樣破壞后呈現出明顯的表面巖塊剝落現象，而飽水巖樣的破壞程度相對較輕微，這是因為水的存在削弱了巖石內部的黏聚力，減緩了巖石受壓破壞時內部能量的釋放。

圖4 不同含水狀態下裂隙砂巖的宏觀破壞模式Fig.4 Macroscopic failure modes of fissured sandstone with different moisture states

3 聲發射特性及裂紋演化分析

3.1 基于聲發射能量的裂隙砂巖裂紋擴展規律

巖石變形破壞過程實質上是能量吸收和釋放的轉化過程，而裂紋擴展過程中產生的聲發射波形與所釋放的能量密切相關，一定程度上能夠定性識別巖石內部損傷。聲發射能量是衡量宏微觀裂紋聲發射強度的重要參數之一，通常指信號檢波線下包圍的面積，能夠反映聲發射源的強度，聲發射信號強度越大，信號包含的能量信息越多，裂紋擴展越劇烈。因此，從聲發射能量的角度分析裂隙砂巖變形破壞過程中的損傷演化更具代表性[20]。

為系統對比分析不同含水狀態對裂隙砂巖裂紋擴展特征的影響規律，采用Ncorr 數字圖像相關軟件獲取巖樣加載過程中的應變場，該軟件的計算結果穩定可靠，已廣泛應用于巖石力學相關試驗研究[21-22]。基于聲發射能量及累計能量演化特征，根據聲發射法，將裂紋擴展過程劃分為5 個階段[23]，結合各關鍵應力點對應的宏觀裂紋擴展過程，計算出干燥、自然和飽水狀態下巖樣的橫向應變（εxx）云圖。圖5 給出了不同含水狀態下裂隙砂巖的應力、聲發射能量、累計能量隨時間的變化曲線以及宏觀裂紋演化過程及應變場云圖，其中應力-時間曲線中的A～E分別代表加載過程中各階段對應的特征應力點，與右側宏觀裂紋擴展圖像及應變場云圖一一對應。

圖5 不同含水狀態下裂隙砂巖的聲發射能量與累計能量隨時間變化曲線以及裂紋擴展過程Fig.5 Curve of acoustic emission energy and cumulative energy with time and crack propagation process of fissured sandstone with different mositure states

觀察圖5 可知，不同含水狀態下裂隙砂巖的聲發射累計能量曲線總體呈下凹階梯形變化趨勢：低應力水平時，曲線斜率較小，隨著軸向應力的增大，曲線的增長速率逐漸增大，隨著加載進行，曲線總體呈平穩-緩增-突增的變化趨勢。依據聲發射演化規律，可將曲線大致分為5 個階段：裂紋壓密閉合階段Ⅰ、線彈性階段Ⅱ、裂紋穩定擴展階段Ⅲ、裂紋非穩定擴展階段Ⅳ以及峰后破壞階段Ⅴ，以下將詳細分析各階段的聲發射演化和裂紋擴展特征。

階段Ⅰ：隨著荷載增加，巖樣內部的預制裂隙和微裂紋逐漸壓密閉合，相較于完整巖樣，其裂紋壓密閉合持續的時間較長，在加載過程中僅監測到少量聲發射信號，累計能量曲線幾乎無明顯變化，當預制裂隙和微裂紋完全閉合時，聲發射能量逐漸減小。由于預制裂隙的存在，聲發射活動主要是由加載過程中預制裂隙內部閉合摩擦產生的，含水率的增加對壓密階段聲發射活動的影響較小。當應力水平達到A點時，干燥巖樣的應變場分布較均勻，幾乎無明顯應變集中現象，隨著含水率的增加，自然與飽水巖樣在預制裂隙附近均出現較明顯的應變集中現象，說明在低應力水平下，含水狀態的變化對裂隙砂巖的應變場分布具有一定的影響。

階段Ⅱ：隨著荷載的增加，巖樣發生彈性變形并產生少量聲發射信號，聲發射能量計數均勻分布，累計能量曲線無明顯變化，此時由于巖樣內部裂紋完全壓密閉合，水的滲入對巖石內部損傷具有一定的影響，隨著含水率的增加，聲發射能量逐漸減小。當應力水平達到B點時，新生裂紋開始萌生，干燥巖樣在預制裂隙尖端處出現明顯的應變集中現象，隨著含水率的增加，應變集中現象逐漸向預制裂隙中心轉移，飽水狀態下，巖樣的整個預制裂隙均出現明顯的應變集中現象，這可能是由于飽水作用使巖石內部已閉合的裂隙或部分微裂紋發生剪切滑移造成的。

階段Ⅲ：當軸向荷載達到起裂應力時，裂紋開始萌生并穩定擴展，相較于前兩個階段，此時的聲發射能量計數分布集中且明顯增加，累計能量曲線斜率增大，曲線呈穩定上升趨勢。隨著含水率的增加，聲發射能量計數和累計能量曲線斜率明顯減小，飽水狀態下的累計聲發射能量曲線仍無明顯變化，含水率的增加對裂紋穩定擴展階段的內部損傷具有明顯弱化作用。當應力達到C點時，觀察不同含水狀態下巖樣的宏觀裂紋擴展過程，發現干燥和自然巖樣仍無明顯宏觀裂紋出現，結合應變云圖可知，在預制裂隙尖端出現了明顯的應變局部化，能夠大致預測宏觀裂紋擴展方向。飽水巖樣的預制裂隙左側尖端萌生出明顯的翼裂紋與反翼裂紋，右側裂隙尖端裂紋開始萌生，與應變云圖中的應變局部化相對應。

階段Ⅳ：巖樣內部微裂紋快速發育，裂紋之間相互交叉貫通，形成明顯的宏觀裂紋，并產生大量聲發射信號。聲發射能量計數迅速增加且分布更為密集，累計能量曲線斜率明顯增大，當荷載達到峰值應力時，聲發射能量計數與累計能量曲線斜率均達到該階段的最大值，含水狀態對第Ⅳ階段聲發射活動的影響更明顯。當應力水平達到D點時，干燥巖樣的預制裂隙左側尖端出現明顯的宏觀剪切裂紋，自然巖樣預制裂隙兩端出現明顯的反翼裂紋，而飽水巖樣的裂紋在C點的基礎上繼續擴展；3 種含水狀態巖樣的應變局部化帶面積大幅增加，整個應變場均近似呈現出H 形變化特征，高應變水平主要集中在裂紋擴展貫通區域。

階段Ⅴ：峰值應力前后累計能量曲線呈現出明顯的階梯型變化趨勢，該階段聲發射活動相對于階段Ⅳ較為平緩，聲發射能量計數逐漸減小，累計能量曲線繼續上升，曲線斜率略有削減，當應力-時間曲線快速回落時，巖樣發生脆性破壞，聲發射能量計數達到最大值，累計能量曲線近似呈90°上升。當應力水平達到E點時，觀察應變場演化可知，干燥和自然巖樣在應變云圖中出現明顯的局部應變集中現象，其原因是加載作用下巖樣表層剝落或破裂面位移較大。各含水狀態巖樣的部分區域的應變集中程度逐漸減弱，可能是張拉裂紋停止擴展并被逐漸壓密所造成的[14]。

綜上分析，隨著含水率的增加，裂隙砂巖的聲發射能量計數逐漸減弱，累計能量曲線呈現出明顯的階段性特征，且不同含水狀態下的分布特征差異明顯，飽水狀態時聲發射能量曲線幾乎只有平穩和突增兩個階段。結合應變云圖分析可知，干燥、自然和飽水狀態下裂隙砂巖的裂紋擴展過程近似，相較于干燥和自然巖樣，飽水巖樣的裂紋出現得更早，而在加載后期，隨含水率增加，裂紋擴展逐漸減緩，這是因為水的軟化作用削弱了裂隙砂巖內部的黏聚力，裂隙內部摩擦系數減小，加快了微裂紋的萌生速率，使不穩定微裂紋提前起裂，減緩了加載后期裂紋擴展速率，減輕了裂隙砂巖的破壞程度[24]。隨著含水率增加，巖樣的張拉裂紋面積逐漸增大，在峰后破壞階段，張拉裂紋對應的應變集中程度逐漸減弱。相較于肉眼觀察到的裂紋擴展過程，DIC 技術可為裂隙砂巖在加載過程中的裂紋擴展演化分析提供有效手段，聲發射特征與應變場分析結果能夠相互補充，兩種分析方法的結合有助于從宏細觀角度揭示不同含水狀態下裂隙砂巖在加載過程中的裂紋演化規律。

3.2 基于聲發射參數的微裂紋類型分析

加載過程中，巖石內部不同微裂紋形成時，會產生不同特征的聲發射信號。以往學者已基于聲發射參數RA-AF提出了一種可以確定微裂紋類型的分類方法，并廣泛應用于巖石力學研究[25-27]，其中：RA為上升時間TR與幅度A的比值，單位為ms/V；AF為聲發射振鈴計數C與持續時間TD的比值，單位為kHz。各聲發射參數表征如圖6(a)所示。依據RA與AF的相對大小，可以對巖石內部的微裂紋類型進行分類，如圖6(b)所示：高RA值、低AF值代表巖石產生剪切裂紋，低RA值、高AF值則代表巖石產生張拉裂紋，RA和AF分布在邊界線附近則表示巖石內部張拉與剪切裂紋共存。

圖6 聲發射參數表征及拉剪裂紋分類方法Fig.6 Acoustic emission parameters characterization and tensile-shear crack classification method

依據聲發射參數RA-AF的計算方法，分別對單軸加載過程中不同含水狀態下裂隙砂巖的聲發射數據進行處理，計算出RA-AF值。考慮散點較多且分布集中，通過MATLAB 軟件處理RA-AF數據并繪制出相應的散點密度分布云圖，如圖7 所示，右側圖例顏色的深淺代表散點分布密度大小，黃色代表散點分布較密集，藍色則代表較稀疏。不同含水狀態下RA-AF在拉剪裂紋區域均有分布：裂隙砂巖的AF主要分布在0～1 500 kHz 之間，RA主要分布在0～0.5 ms/V 之間；在剪切裂紋區域，RA-AF信號的分布范圍更大，在原點附近，散點顏色以黃色為主，散點密度分布最密集；而距離原點越遠，散點顏色越淺，密度分布越稀疏，基本以藍色為主。觀察不同含水狀態下裂隙砂巖的散點密度分布，由于干燥巖樣內部的黏聚力較大，在加載過程中巖石內部因損傷產生了大量聲發射信號，因此其RA-AF分布范圍較廣且數量較多。隨著含水率增加，RA-AF值分布范圍及數量逐漸減小，但張拉裂紋區域的分布及密度逐漸增大，表明含水率增加促進了張拉裂紋的發育，張拉裂紋對裂隙巖樣的破壞模式發揮著重要作用。

圖7 不同含水狀態下裂隙砂巖的RA-AF 散點密度分布Fig.7 RA-AF scatter density distribution of fissured sandstone with different moisture states

為進一步反映裂隙砂巖在加載過程中內部張拉與剪切裂紋的演化規律，以加載時間為橫軸，依據RA-AF值的相對大小確定不同含水狀態下裂隙砂巖的微裂紋類型，將每個RA-AF值作為單一裂紋類型，統計拉剪裂紋數量并累計相加，得到不同含水狀態下裂隙砂巖加載過程中的裂紋演化曲線，如圖8所示。在單軸加載過程中，不同含水狀態下裂隙砂巖的拉剪裂紋增長速率均呈先緩慢增加后迅速上升的變化趨勢，且在應力達到峰值后裂紋發育更加明顯。對于干燥巖樣：加載過程中拉剪裂紋幾乎同時出現，其變化趨勢相似；在第Ⅰ階段和第Ⅱ階段有一個相對較長的平穩期，有少量裂紋形成；從第Ⅲ階段開始，拉剪裂紋同時大幅增加，剪切裂紋數略大于張拉裂紋數；在第Ⅳ階段，隨加載進行，拉剪裂紋的增長速率增大，張拉裂紋相較于剪切裂紋發育得較為緩慢。對于自然巖樣：加載過程中，拉剪裂紋在第Ⅰ階段和第Ⅱ階段同樣無明顯變化趨勢，在第Ⅲ階段拉剪裂紋開始緩慢增長，在第Ⅳ階段和第Ⅴ階段拉剪裂紋大量出現，張拉裂紋增長速率遠大于剪切裂紋增長速率，巖樣最終破壞時張拉裂紋數明顯大于剪切裂紋數，約為剪切裂紋數的2.5 倍。對于飽水巖樣：與干燥和自然狀態相比，其裂紋數量明顯減小；加載初期，張拉裂紋數快速增加，剪切裂紋數較小；在第Ⅱ階段，拉剪裂紋幾乎無明顯變化；在第Ⅲ階段，張拉裂紋開始緩慢增加，而剪切裂紋變化仍不明顯；在第Ⅳ階段和第Ⅴ階段，張拉裂紋數和剪切裂紋數呈階梯狀突增，直至加載結束，此時張拉裂紋數約為剪切裂紋數的3 倍。

圖8 不同含水狀態下裂隙砂巖拉剪裂紋演化規律Fig.8 Evolution law of tensile-shear cracks in fissured sandstone with different moisture states

綜上分析，干燥巖樣加載過程中拉剪裂紋數主要在第Ⅲ～Ⅴ階段內快速增加；隨著含水率增加，拉剪裂紋在第Ⅲ階段的增長速率逐漸減緩，裂紋發育逐漸向加載后期第Ⅳ階段和第Ⅴ階段轉移，并且裂紋集中分布；飽水巖樣在加載初期的拉剪裂紋數量有明顯增加。這表明含水率的增加促進了拉剪裂紋萌生起裂，并抑制了拉剪裂紋的發育，拉剪裂紋的演化趨勢與3.1 節中基于DIC 分析的裂紋擴展特征近似。含水率的增加同樣影響裂隙砂巖的拉剪裂紋占比，隨著含水率的增加，張拉裂紋占比明顯增大，含水率的增加促進了裂隙砂巖內部張拉裂紋的發育，進而抑制了剪切裂紋的發育。聲發射參數RA-AF能夠反映裂隙砂巖加載過程中拉剪裂紋的演化特征，其分析結果與宏觀破壞模式也基本一致。

4 結 論

(1) 水的存在對裂隙砂巖的力學特性具有明顯的劣化作用。隨著含水率的增加，裂隙砂巖的抗壓強度、彈性模量及峰值應變均呈近線性遞減的變化趨勢；不同含水狀態下裂隙砂巖的宏觀破壞模式均表現為H 形張拉-剪切混合破壞，且隨含水率增加，裂紋類型更復雜，張拉裂紋增多，次生裂紋也主要以張拉裂紋的形式擴展。

(2) 隨著含水率的增加，裂隙砂巖的聲發射能量計數逐漸減弱，聲發射累計能量總體呈下凹階梯形變化趨勢，且表現出明顯的階段型特征。干燥狀態下聲發射能量曲線表現為平穩-緩增-突增3 個階段，隨含水率增加，其分布特征差異明顯，飽水狀態下聲發射能量曲線幾乎僅有平穩和突增2 個階段，含水率的增加削弱了裂隙砂巖的聲發射活動。

(3) DIC 技術能夠為不同含水狀態下裂隙砂巖變形破壞過程中的微裂紋演化分析提供有效手段，聲發射特征與DIC 分析相輔相成，兩種分析方法的結合有助于從宏細觀角度多層次表征裂隙砂巖的裂紋演化特征，依據應變局部化帶可有效預測裂紋萌生及擴展方向，含水率的增加加快了裂紋萌生速率，減緩了加載后期裂紋擴展速率。

(4) 聲發射參數RA-AF能夠從細觀角度反映裂隙砂巖加載過程中拉剪微裂紋的演化特征，其分析結果與宏觀破壞模式基本一致。隨著含水狀態改變，RA-AF分布范圍和數量依次遞減，張拉裂紋分布數量及密度逐漸增加。拉剪裂紋發育隨含水率增加逐漸向加載后期第Ⅳ階段和第Ⅴ階段轉移，水的存在促進了裂隙砂巖內部張拉裂紋的發育，并抑制了剪切裂紋的發育。