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循环加卸载条件下花岗岩破坏过程声发射特征研究
摘要：
本研究通过实验探究了循环加卸载条件下花岗岩的破坏过程中声发射特征。实验表明，在循环加卸载的过程中，花岗岩破坏具有了不同于单向加载的新的声发射特征，并且可以用声发射监测技术来非常详细地反映破坏过程和破坏机制。因此，本研究对于提高岩体工程抗破坏能力具有重要的意义。
关键词：循环加卸载、花岗岩、破坏、声发射、特征研究
一、引言
岩体是天然或人工堆体的组成部分之一，因其具有结构稳定、除水、调节气候等特性，被广泛应用于工程建设中。但岩体又是非均质和非线性的，常常受到各种外界因素的作用而导致破坏，如地震、重力、温度、水分等等。为了提高岩体的抗破坏能力，需要深入研究岩体在受力过程中的变化，才能采取有效的对策措施，这就必须了解岩体破坏过程中的变化和相关机理。
声发射是一种对岩石破坏过程非常敏感的研究技术，通过监测颗粒在岩体中的运动并对其进行分析和处理，可以了解不同阶段下岩石受到的力和压力变化，进而确定岩石破裂的特征和破坏机理。通过理论分析和实验研究，最近的研究表明，循环加卸载条件下花岗岩的破坏过程中，声发射具有新的特征，经过研究后可为制定岩体工程抗破坏措施提供重要实践基础。
二、实验方法
本研究选用了标准规格的花岗岩试件，并使用声发射监测仪器进行监测，分别模拟单向加载和循环加卸载两种不同的加载方式，探究花岗岩在循环加载过程中的变化及破坏机理。
在单向加载下，按照标准程序进行单向压缩，监测整个过程中声发射的时序、时间、能量、频率、幅值等，通过分析数据得到花岗岩的破裂规律和破坏机制。
在循环加卸载过程中，首先进行一次单向加载，然后解除加载重力，保持试件停留在原位，记录下此时的背景噪声；然后原地进行连续20次的加卸载，每次卸载都使试件回到一定的卸载位置，直到卸载到初始高度，再次进行单向加载，监测整个过程中的声发射特征。
三、实验结果
在单向加载下，花岗岩的声发射特征表现为：随着加载的增加，声发射强度和能量密度逐渐增加；出现突破口时，声发射强度和能量密度增加了一个数量级以上，声发射次数急剧增加，共振频率移向低频段。花岗岩的破坏模式主要有四种类型：裂纹扩展型、岩片顺序剥离型、结构失稳型和脱落型，其中裂纹扩展型是最常见的破坏模式。
在循环加卸载下，花岗岩的声发射特征表现为：在加载过程中，声发射强度和能量密度先逐渐上升，达到一定峰值后迅速下降；卸载过程中，声发射强度和能量密度逐渐上升，达到峰值时出现明显的“卸载突出口”；加卸载循环过程中，声发射强度和能量密度的变化特征形成了相对稳定的曲线形态，呈现出一定的周期性。
四、讨论和结论
通过实验分析，得出了循环加卸载条件下花岗岩的破坏过程中的声发射特征。在循环加载过程中，声发射强度和能量密度的变化呈现出相对稳定的曲线形态，表明花岗岩在循环加载过程中存在着明显的受损积累和损伤扩展阶段，这为制定岩体工程抗破坏措施提供了一定的参考基础。
此外，观察花岗岩的变形和破坏机理，可以发现其破裂模式的差异具有明显的时空分布特征，而且是相互关联的。因此，需要进一步系统地分析不同周期和频率范围下的声发射特征和岩石破坏过程，以细化岩体工程的设计和建设，提高岩体的抗破坏能力。
总之，本研究的结果表明，声发射监测技术可以非常详细地反映岩石破坏的过程和机理，在实践中具有广泛的应用价值。