巖石加載變形過程中超聲尾波與聲發射變化的實驗

作者：楊海明,陳順云,劉培洵,郭彥雙,卓燕群,齊文博

摘要：文中采用尺寸為50mm×50mm×150mm的花崗閃長巖、大理巖以及砂巖3種不同的巖石樣品,開展了超聲尾波和聲發射同步觀測研究。結果顯示:1)尾波變化與聲發射演化過程存在良好的對應關系,聲發射頻度增加時尾波的變化隨之改變,尤其是聲發射頻度增加的早期階段尾波便出現變化。這預示了分析尾波可獲得巖石早期的損傷信息。2)不同變形階段,尾波變化的物理機制不同。加載初期,尾波變化存在明顯的散射體改變特征;隨后,在線彈性變形階段則以波速變化為主;加載后期,散射體的改變增加,且與波速變化共存,散射體的改變效應與巖石微破裂的程度有關。3)隨著載荷的增加,波速增加的幅度總體呈逐漸減小的趨勢,這與通過直達波獲得的認識基本一致。4)巖石變形過程中產生的微破裂會改變尾波變化的物理機制,散射體效應將顯著增強。同時,聲發射波形將對超聲尾波造成干擾,因此在僅利用尾波資料分析巖石損傷時需要關注相關的問題。總之,超聲尾波變化和聲發射均可反映巖石內部的損傷情況,且不同的變形階段尾波的變化機制不同,二者的聯合觀測可起到相互驗證的作用,有利于提高觀測結果的可靠性。

發文機構：中國地震局地質研究所

關鍵詞：超聲尾波聲發射巖石實驗波速變化散射體變化ultrasonic coda waveacoustic emissionrock experimentwave velocity variationscattering change

分類號： P589.1[天文地球—巖石學]