單軸壓縮條件下閃長巖的聲發(fā)射特征

吳述寬，徐金明, 2，涂齊亮

(1.上海大學土木工程系, 上海 200444;2.上海大學文化遺產保護基礎科學研究院, 上海 200444;3.中鐵十七局集團有限公司, 山西 太原 030006)

0 引 言

外部荷載作用下，材料內部已有裂縫會閉合、擴展、貫通，也可能產生新的裂縫。裂縫變化過程中材料內部能量快速釋放而發(fā)出瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射AE(Acoustic Emission)。對于巖石材料，聲發(fā)射現(xiàn)象對應的聲發(fā)射特征參數(shù)與巖石中裂縫的產生、擴展、演變存在一定聯(lián)系，可以通過分析聲發(fā)射特征參數(shù)來研究巖石的變形破壞過程。

巖石變形破壞過程中的聲發(fā)射特征，已經(jīng)獲得了很多成果。比如AGIOUTANTIS等[1]使用Nestos大理巖三點彎曲試驗與聲發(fā)射試驗結果，對巖石損傷位置進行了比較準確的確定；Nomikos等[2]進行了DIONYSOS大理巖的單軸壓縮試驗和聲發(fā)射試驗，認為聲發(fā)射活躍期開始時的應力比最大應力低30%、裂縫損傷閾值與平均信號電平有關；RODRGUEZ等[3]對大理巖與二長花崗巖進行了聲發(fā)射源的三維定位和巖相學分析，研究了巖石變形破壞過程中裂縫的演變特征；ZHOU[4]根據(jù)聲發(fā)射試驗結果，研究了單軸壓縮下大理巖的破壞演變過程及聲發(fā)射分形維數(shù)變化特征；李俊平等[5]對大理巖、磁鐵礦、含礦矽卡巖、花崗閃長斑巖進行了單軸壓縮聲發(fā)射試驗，認為應力增加時同種巖石聲發(fā)射主頻不會平移、聲發(fā)射主頻特征與巖石強度有關；張省軍等[6]研究了粗?；◢弾r 、大理巖和砂巖累計聲發(fā)射振鈴計數(shù)、聲發(fā)射能量釋放率和b值的變化規(guī)律與巖石破壞前兆的關系；趙興東等[7]開展了花崗巖在單軸壓縮條件下的聲發(fā)射試驗，分析了破裂過程中巖石內部微裂紋初始、擴展過程的空間演化模式；張茹等[8]研究了花崗巖在多級荷載下聲發(fā)射事件率、能量釋放率的變化規(guī)律，認為巖體破壞發(fā)生前多出現(xiàn)聲發(fā)射的突然下降或相對平靜期現(xiàn)象；ZHAO等[9]對北山花崗巖進行了單軸和三軸壓縮聲發(fā)射試驗，提出了依據(jù)聲發(fā)射特征參數(shù)確定裂縫出現(xiàn)初始應力和破壞應力的方法；喬蘭等[10]根據(jù)深部花崗閃長巖壓縮試驗和聲發(fā)射試驗結果，研究了聲發(fā)射參數(shù)與巖石破裂過程的關系；紀洪廣等[11]根據(jù)不同圍壓下花崗巖聲發(fā)射試驗結果，研究了低頻和高頻聲發(fā)射信號時振鈴計數(shù)、能量累計數(shù)與巖石應力、時間之間的關系；李庶林等[12]研究了不同巖石在單軸受壓時聲發(fā)射事件數(shù)、事件率(單位時間內聲發(fā)射事件數(shù))與應力、時間的關系；ZHANG等[13]進行了花崗巖、石灰?guī)r、砂巖的單軸壓縮試驗和聲發(fā)射試驗，推導了巖爆傾向指數(shù)與聲發(fā)射累計振鈴計數(shù)關系的理論公式；吳賢振等[14]探討了不同巖石、不同破壞模式下的聲發(fā)射特征，得到了聲發(fā)射振鈴累計計數(shù)與損傷變量、應力的耦合關系；付小敏[15]根據(jù)不同巖石聲發(fā)射試驗結果，認為巖石特征是聲發(fā)射的初始應力水平各不相同的主要原因、聲發(fā)射累計參數(shù)相對穩(wěn)定階段可作為巖石彈性極限的確定依據(jù)；謝強等[16]根據(jù)石灰?guī)r單軸壓縮試驗的聲發(fā)射測試，認為巖石內部裂紋形成與既有裂紋擴展是巖石加載過程中聲發(fā)射活動的主要原因；吳永勝等[17]研究了單軸加載過程中云南大紅山銅礦2組凝灰?guī)r聲發(fā)射活動與時間、應力、變形的關系；左建平等[18]開展了煤巖體破裂過程中聲發(fā)射行為及時空演化機制的試驗，研究了巖石、單體煤以及煤巖組合體在單軸壓縮試驗下的聲發(fā)射特征，分析了不同巖石破壞機制的差異。

目前，閃長巖的聲發(fā)射特征研究較少，聲發(fā)射瞬時參數(shù)與累計參數(shù)兩方面的綜合分析不多，聲發(fā)射傳感器位置對聲發(fā)射特征參數(shù)影響的考慮也不夠。本文擬以閃長巖為例，根據(jù)巖石單軸壓縮試驗和聲發(fā)射試驗結果，從瞬時參數(shù)與累計參數(shù)兩方面來分析單軸壓縮條件下閃長巖變形破壞過程中的聲發(fā)射特征，研究聲發(fā)射傳感器布設位置不同對聲發(fā)射特征參數(shù)的影響。

1 閃長巖的聲發(fā)射試驗

1.1 試樣制備

原始試塊取自于某鐵路隧道的側壁，切取方向垂直于側壁水平方向。原始試塊外徑為130 mm、形狀為圓柱形。在室內將原始試塊沿三個方向加工成直徑為50 mm、高為100 mm的圓柱體試樣，三個方向分別為試樣軸線與原始試塊軸線成0°(縱向)、45°(斜向)、90°(橫向)。試樣表面進行磨滑處理、以便使試件不平行度與不垂直度控制在0.02 mm以內(圖1)。

圖1 試樣外觀示意圖Fig. 1 Outline of specimens

1.2 加載方式

試驗所用設備為巖石液壓伺服試驗機與PXDAQ1672G聲發(fā)射測試系統(tǒng)(圖2)。圖2中，兩個聲發(fā)射傳感器固定于試樣上下兩端、分別記為2號和1號。

試驗時，采用位移控制方式進行單軸分級加載：一級加載速率為0.1 mm/s(加載至20 kN)，二級加載速率為0.05 mm/s(加載至250 kN)，三級加載速率為0.01 mm/s(加載至破壞)。每級加載后均保持45 s。聲發(fā)射系統(tǒng)的增益設為40 dB，門檻為55 dB。該采集器具有16Bit的采集精度、每個通道的采樣率為10 MS/s(圖3)。

圖2 聲發(fā)射測試系統(tǒng)外觀圖Fig. 2 Outline of acoustic emission testing system

圖3 PXDAQ16172G聲發(fā)射采集器Fig. 3 Acoustic emission collector of PXDAQ16172G

2 閃長巖的聲發(fā)射特征分析

2.1 不同試樣聲發(fā)射特征參數(shù)分析

試驗過程中，隨著荷載的逐步增加，巖石內部會不斷產生裂隙；伴隨著裂隙的產生、擴展以及顆粒間的相互作用，會產生大量聲發(fā)射事件。

以1號傳感器為例，從不同方向試樣瞬時聲發(fā)射特征參數(shù)(振鈴計數(shù)率、能量釋放率、聲發(fā)射事件率)與累計聲發(fā)射特征參數(shù)(累計振鈴計數(shù)、累計能量、累計聲發(fā)射事件)兩方面來分析巖石變形破壞過程中的聲發(fā)射特征。

2.1.1橫向試樣

(1)瞬時聲發(fā)射特征參數(shù)

橫向試樣振鈴計數(shù)率、能量釋放率與聲發(fā)射事件率分別如圖4、圖5、圖6所示。

圖4 橫向試樣振鈴計數(shù)率Fig.4 Ringing count rate of the transverse specimen

圖5 橫向試樣能量釋放率Fig.5 Energy release rate of the transverse specimen

圖6 橫向試樣聲發(fā)射事件率Fig.6 Acoustic emission event rate of the transverse specimen

從圖4和圖5可以看出，橫向試樣的振鈴計數(shù)率與能量釋放率均存在3個峰值，在應力峰值附近聲發(fā)射較為活躍。其中，第一個和第三個峰值較小，第二個峰值最大；三個峰值之間存在兩個低谷，低谷處的振鈴計數(shù)率與能量釋放率均處于較低水平，聲發(fā)射活動比較平靜。

從圖6可以看出，橫向試樣的聲發(fā)射事件率也存在三個峰值，峰值之間的聲發(fā)射事件率較低，與振鈴計數(shù)率與能量釋放率的變化相對應。

(2)累計聲發(fā)射特征參數(shù)

橫向試樣的累計振鈴計數(shù)曲線與累計能量曲線如圖7所示，累計聲發(fā)射事件如圖8所示。

圖7 橫向試樣累計能量與累計振鈴計數(shù)曲線Fig.7 Cumulative energy and cumulative ringing count curve of the transverse specimen

圖8 橫向試樣累計聲發(fā)射事件曲線Fig.8 Accumulated event curve of the transverse specimen

從圖7可以看出，累計振鈴計數(shù)曲線與累計能量曲線均呈臺階式增長。從試驗開始至307.32 s，累計振鈴計數(shù)與累計能量均處于低水平、增長趨勢緩慢；在307.32 s、476.54 s、528.80 s，累計振鈴計數(shù)與累計能量曲線出現(xiàn)大幅度激增；307.32 s時，試樣產生新生裂隙，對應應力為16.21 MPa；476.54 s時應力達到峰值(40.52 MPa)并發(fā)生跌落，巖石產生較大的裂隙；528.80 s時，應力為41.09 MPa，試樣開始完全破壞，大量裂隙開始產生并貫通。

從圖8可以看出，橫向試樣累計聲發(fā)射事件出現(xiàn)三次激增，三個激增點與累計能量和累計振鈴計數(shù)的三個激增點相對應；激增點之間的增長速度比較緩慢。

2.1.2縱向試樣

(1)瞬時聲發(fā)射特征參數(shù)

縱向試樣的振鈴計數(shù)率、能量釋放率與聲發(fā)射事件率分別見圖9、圖10和圖11。

圖9 縱向試樣振鈴計數(shù)率Fig.9 Ringing count rate of the longitudinal specimen

圖10 縱向試樣能量釋放率Fig.10 Energy release rate of longitudinal specimen

圖11 縱向試樣聲發(fā)射事件率Fig.11 Acoustic emission event rate of the longitudinal specimen

從圖9和圖10可以看出，縱向試樣的振鈴計數(shù)率與能量釋放率存在三個峰值，三個峰值的數(shù)值較大、在時間上相距較近；三個峰值之間，振鈴計數(shù)率與能量釋放率較低、遠小于峰值，聲發(fā)射活動較少。從圖11可以看出，縱向試樣的聲發(fā)射事件率也存在3個峰值，峰值之間的聲發(fā)射事件率相對較低。

(2)累計聲發(fā)射特征參數(shù)

縱向試樣的累計振鈴計數(shù)曲線與累計能量曲線如圖12所示，累計聲發(fā)射事件數(shù)如圖13所示。

圖12 縱向試樣累計能量與累計振鈴計數(shù)曲線Fig.12 Cumulative energy and cumulative ringing count curve of the longitudinal specimen

圖13 縱向試樣累計聲發(fā)射事件曲線Fig.13 Accumulated event curve of the longitudinal specimen

從圖12 可以看出，累計振鈴計數(shù)曲線與累計能量曲線也呈臺階式增長，兩條曲線有三次大幅度激增：第一次激增發(fā)生在469.44 s，應力為42.72 MPa，試樣內部開始產生新生裂隙；第二次激增發(fā)生于493.50 s，應力達到最大值47.08 MPa，試樣內部出現(xiàn)較大裂隙；第三次激增發(fā)生于534.28 s，應力為43.91 MPa，貫通裂隙開始產生，試樣開始完全破壞。三次激增中，第三次增長幅度最大，第二次次之，第一次最小。

從圖13可以看出，縱向試樣的累計聲發(fā)射事件出現(xiàn)一次大幅激增，在開始加荷至激增點之間累計聲發(fā)射事件處于低水平，從激增點開始累計聲發(fā)射事件大幅增長、直至試樣完全破壞。

2.1.3斜向試樣

(1)瞬時聲發(fā)射特征參數(shù)

斜向試樣的振鈴計數(shù)率、能量釋放率與聲發(fā)射事件率分別如圖14、圖15、圖16所示。

圖14 斜向試樣振鈴計數(shù)率Fig.14 Ringing count rate of the oblique specimen

圖15 斜向試樣能量釋放率Fig.15 Energy release rate of the oblique specimen

圖16 斜向試樣聲發(fā)射事件率Fig.16 Acoustic emission event rate of the oblique specimen

從圖15和圖16可以看出，斜向試樣的振鈴計數(shù)率與能量釋放率也有三峰值：三個峰值大小順序是第三、第二、第一個峰值；在峰值之間的兩個低谷，聲發(fā)射振鈴計數(shù)率與能量釋放率較低，聲發(fā)射活動較少、持續(xù)時間較長。

從圖16可以看出，斜向試樣的聲發(fā)射事件率有三個峰值，峰值之間的聲發(fā)射事件率也較低。

(2)累計聲發(fā)射特征參數(shù)

斜向試樣的累計振鈴計數(shù)曲線與累計能量曲線如圖17所示，累計聲發(fā)射曲線如圖18所示。

圖17 斜向試樣累計能量與累計振鈴計數(shù)曲線Fig.17 Cumulative energy and cumulative ringing count curve of the oblique specimen

圖18 斜向試樣累計事件曲線Fig.18 Accumulated event curve of the oblique specimen

從圖17可以看出，斜向試樣累計振鈴計數(shù)與累計能量曲線均發(fā)生三次激增：第一次激增發(fā)生于396.08 s，增長速度緩慢，應力為25.30 MPa，試樣內部開始產生裂隙；第二次和第三次為激增為大幅度激增；第二次激增發(fā)生于546.32 s，應力為49.47 MPa，試樣內部出現(xiàn)較大裂隙；第三次激增出現(xiàn)于608.10 s，此時巖石開始完全破壞。

從圖18可以看出，斜向試樣累計聲發(fā)射事件曲線發(fā)生兩次激增，兩次激增后一段時間內累計聲發(fā)射事件曲線增長緩慢、隨后又快速增長。

2.2 不同傳感器位置對聲發(fā)射特征的影響

1號傳感器位于試樣下部，2號傳感器位于試樣上部(見前述圖3)。現(xiàn)對這兩種位置下不同試樣聲發(fā)射參數(shù)測試結果作以簡要分析。

(1)橫向試樣

振鈴計數(shù)率與能量釋放率：1號傳感器最大峰值出現(xiàn)在試樣開始產生貫通裂縫、發(fā)生完全破壞之前，2號傳感器最大峰值出現(xiàn)在試樣產生貫通裂縫、發(fā)生完全破壞之時。

聲發(fā)射事件率： 2號傳感器在相對平靜期的聲發(fā)射事件率低于1號傳感器。

累計振鈴計數(shù)與累計能量：1號傳感器陡增幅度很小，最大陡增幅度位于開始出現(xiàn)較大裂隙時、試樣完全破壞之前；2號傳感器陡增幅度較大，最大陡增幅度出現(xiàn)于試樣破壞之時。

累計聲發(fā)射事件數(shù)：1號傳感器有三個激增點，2號傳感器的累計聲發(fā)射事件曲線有四個激增點。

(2)縱向試樣

振鈴計數(shù)率與能量釋放率：1號傳感器有三個峰值，最大峰值發(fā)生在巖石完全破壞時；2號傳感器有兩個峰值，最大峰值出現(xiàn)于巖石完全破壞之前。

聲發(fā)射事件率：1號傳感器在相對平靜期和峰值時的聲發(fā)射事件率相差不是很大、沒有出現(xiàn)明顯的低谷；2號傳感器在相對平靜期的聲發(fā)射事件率遠低于峰值、出現(xiàn)明顯的低谷。

累計振鈴計數(shù)與累計能量：1號傳感器出現(xiàn)三次陡峭式激增，2號傳感器的數(shù)值較小、僅出現(xiàn)兩次陡峭式激增(分別與1號傳感器的第二和第三次激增相對應)。

累計聲發(fā)射事件數(shù)：1號傳感器在首次激增到試樣完全破壞的增長比較大，2號傳感器的增長速度非常緩慢。

(3)斜向試樣

振鈴計數(shù)率與能量釋放率：兩個傳感器的變化規(guī)律基本一致，但2號傳感器所測數(shù)值比1號傳感器要小得多。

聲發(fā)射事件率：1號傳感器在峰值之間的聲發(fā)射事件率比2號傳感器要高，低谷不太明顯。

累計振鈴計數(shù)率與累計能量：兩個傳感器的變化趨勢基本一致，但2號傳感器所測數(shù)值要低于1號傳感器。

累計聲發(fā)射事件數(shù)：1號累計聲發(fā)射事件數(shù)有三個激增點， 2號傳感器只有一個激增點。

2.3 聲發(fā)射特征參數(shù)與巖石變形破壞的關系

振鈴計數(shù)與能量釋放率：三個試樣均出現(xiàn)三個峰值，第一個峰值對應于試樣出現(xiàn)新生裂隙，第二個峰值均較大、對應于試樣內部產生了較大裂隙，第三個峰值對應于試樣完全破壞、貫通裂縫出現(xiàn)并不斷擴展。

累計振鈴計數(shù)與累計能量曲線：三個試樣均出現(xiàn)三次大幅度激增、與振鈴計數(shù)率和能量釋放率的三個峰值相對應。

綜合聲發(fā)射瞬時參數(shù)(振鈴計數(shù)率、能量釋放率)與累計參數(shù)(累計振鈴計數(shù)、累計能量)變化過程可知，三個試樣在變形破壞過程中均經(jīng)歷了兩次聲發(fā)射相對平靜期。第一個相對平靜期發(fā)生在巖石首次產生新生裂隙之后；第二個聲發(fā)射相對平靜期發(fā)生在巖石開始完全破壞前、開始時應力與最大應力之比平均值為0.84、結束時應力與最大應力之比為0.97，第二個相對平靜期結束后巖石裂縫迅速擴展、貫通并形成主裂縫、可作為巖石破壞的前兆。據(jù)此，可以將閃長巖變形破壞過程分為三個階段：

第一階段：巖石壓密期。該階段為試驗開始至累計聲發(fā)射參數(shù)的第一個激增點；在這一階段，累計振鈴計數(shù)與累計能量均處于較低水平，聲發(fā)射主要是巖石中既有裂縫出現(xiàn)壓密、不同顆粒產生摩擦所致。

第二階段：裂縫產生期。該階段為出現(xiàn)第一個激增點至巖石開始破壞；在這一階段，巖石中產生許多新生裂縫、出現(xiàn)大量聲發(fā)射、釋放較大能量，但在該階段內兩個相對平靜期累計振鈴計數(shù)與累計能量增長速率較慢、聲發(fā)射發(fā)生次數(shù)較少。

第三階段：巖石破壞期。該階段為巖石第二個聲發(fā)射相對平靜期結束至巖石完全破壞；在這一階段，裂縫擴展迅速、持續(xù)時間較短，貫通主裂縫在瞬間產生、并釋放大量的能量，巖石有少量碎屑飛出、并迅速失去承載能力。

2.4 不同方向試樣的聲發(fā)射參數(shù)與裂縫差異

下面分別從瞬時聲發(fā)射參數(shù)(振鈴計數(shù)率、能量釋放率、聲發(fā)射事件率)、累計參數(shù)(累計振鈴計數(shù)、累計能量)和試樣變形破壞過程中產生的裂縫等方面闡述不同試樣的聲發(fā)射參數(shù)與裂縫在巖石變形破壞過程中的差異。

就振鈴計數(shù)率與能量釋放率而言，橫向試樣和斜向試樣振鈴計數(shù)率與能量釋放率曲線的第一個峰值較小，而縱向試樣的第一個峰值較大。橫向試樣的振鈴計數(shù)率與能量釋放率在第二次聲發(fā)射活躍期時峰值最大，而縱向試樣與斜向試樣在第三次聲發(fā)射活躍期時峰值最大。就聲發(fā)射事件率而言，橫向試樣和斜向試樣聲發(fā)射事件率峰值之間的兩個低谷相對于縱向試樣更為明顯，且三個峰值之間的時間間隔較長，而縱向試樣聲發(fā)射事件率峰值之間的時間間隔較短。

就累計振鈴計數(shù)與累計能量而言，在累計振鈴計數(shù)與累計能量曲線發(fā)生第一次激增時，橫向試樣和縱向試樣的激增較為陡峭，而斜向試樣較為平緩。在累計振鈴計數(shù)與累計能量曲線發(fā)生第三次激增時，橫向試樣激增幅度較小，而縱向試樣和斜向試樣激增幅度較大。不同方向試樣在整個試驗過程中的累計振鈴計數(shù)與累計能量在數(shù)值上斜向試樣與縱向試樣均較為接近，遠大于橫向試樣。

就試驗過程中產生的裂縫而言，橫向試樣裂縫與試樣軸線夾角較大，且各裂縫相交于試樣上端面或下端面。與橫向試樣相比，縱向試樣裂縫與試樣軸線夾角相對較小且分布相對集中，裂縫之間的間隔較小，裂縫之間近似平行。斜向試樣裂縫試樣軸線近似平行，裂縫分布相對分散。

作者認為，橫向試樣在第二次聲發(fā)射活躍期時產生了較大的新生裂隙，在第三次聲發(fā)射活躍期時，新生裂隙擴展貫通整個試樣，使試樣失去承載能力。縱向試樣和斜向試樣在第二次聲發(fā)射活躍期產生了較大的新生裂隙，在第三次聲發(fā)射活躍期時，再次產生新的較大裂隙，各主裂隙貫通而使試樣失去承載能力。不同試樣的產生裂縫的差異與巖石成分的含量與分布、巖石成因以及試樣內部原有的微裂隙有關。

3 確定Kaiser點的建議方法

下面根據(jù)不同方向試樣的瞬時聲發(fā)射參數(shù)與累計聲發(fā)射參數(shù)來確定Kaiser點。

3.1 橫向試樣

在173.18 s時，累計聲發(fā)射事件數(shù)與累計振鈴計數(shù)在短時間內出現(xiàn)較大幅度增加，但增加后曲線增長緩慢、能量釋放率處于較低水平，說明此時聲發(fā)射事件并非由新生裂縫所致、而是原有裂隙中微小顆粒間摩擦造成的。

在307.32 s時，累計聲發(fā)射事件與累計振鈴計數(shù)出現(xiàn)大幅度激增，此后起振鈴計數(shù)率、聲發(fā)射事件率與能量釋放率均開始大幅增加，巖石內部產生新生裂縫，此時對應曲線位置可作為Kaiser點。由于此時應力為16.21 MPa，因而橫向試樣Kaiser點對應的應力為16.21 MPa。

3.2 縱向試樣

累計聲發(fā)射事件曲線的轉折點發(fā)生于399.83 s；此時，振鈴計數(shù)率、能量釋放率、累計振鈴計數(shù)處于較低水平、并未在短時間內大幅度增加；此時的聲發(fā)射現(xiàn)象應該是巖石內部原有裂隙中顆粒摩擦造成的，此刻的對應曲線位置可不應視作Kaiser點。

在469.94 s時，累計振鈴計數(shù)開始較大幅度激增，聲發(fā)射累計事件在短時間內急劇增加，能量釋放率、振鈴計數(shù)率開始處于較高水平，聲發(fā)射事件率也處于較高水平。此后開始出現(xiàn)大量聲發(fā)射事件、大量能量迅速釋放，巖石中產生較大的新生裂隙，對應曲線的位置可作為Kaiser點。由于此時應力為42.81 MPa，因而縱向試樣Kaiser點的對應應力為42.81 MPa。

3.3 斜向試樣

在350.42 s時，累計聲發(fā)射事件數(shù)增加幅度較大，此時的大量聲發(fā)射事件是由于既有裂隙中顆粒間摩擦造成的，該點不應視作Kaiser點。

自395.91 s起，振鈴計數(shù)率和能量釋放率均處于較高水平，聲發(fā)射事件率處于較高水平，開始出現(xiàn)大量的聲發(fā)射事件、較多能量也迅速釋放，累計振鈴計數(shù)曲線出現(xiàn)較為明顯的轉折點，曲線對應位置可視作Kaiser點。由于此時應力為25.74 MPa，因而斜向試樣Kaiser點的對應應力為25.74 MPa。

3.4 Kaiser點的綜合確定

由3.1～3.3可知，結合瞬時聲發(fā)射參數(shù)與累計聲發(fā)射參數(shù)可較為準確地確定Kaiser點的位置。

根據(jù)聲發(fā)射事件率、累計聲發(fā)射事件數(shù)與能量釋放率的大小及其變化特征，可確定振鈴計數(shù)曲線轉折點的原因(是既有裂隙中顆粒間摩擦造成、還是新生裂隙造成)；如果振鈴計數(shù)曲線轉折點是新生裂隙造成，則可將振鈴計數(shù)曲線轉折點視作Kaiser點。

4 結論

本文根據(jù)閃長巖的單軸壓縮試驗和聲發(fā)射試驗結果，研究了單軸壓縮條件下閃長巖變形破壞過程的瞬時與累計聲發(fā)射參數(shù)特征，分析了聲發(fā)射傳感器位置對聲發(fā)射特征參數(shù)的影響，得到如下結論：

(1) 在變形破壞過程中，三個方向的閃長巖試樣聲發(fā)射事件都經(jīng)歷了兩次相對平靜期，第一次相對平靜期發(fā)生在巖石產生新生裂隙之后，第二次相對平靜期發(fā)生于巖石完全破壞之前，第二個相對平靜期對應應力與最大應力之比的平均值為0.84, 此值可作為巖石破壞前兆；

(2) 根據(jù)三個試樣的聲發(fā)射特征參數(shù)變化規(guī)律將巖石變形破壞過程分為三個階段，依次為巖石壓密期、裂縫產生期、巖石破壞期。

(3) 可結合瞬時與累計聲發(fā)射參數(shù)來較為準確地確定Kaiser點，閃長巖試樣軸線與原始試塊軸向成0°(縱向試樣)、45°(斜向試樣)、90°(橫向試樣)時Kaiser點對應的應力分別為25.74、42.81、16.21 MPa。