基于固有频率的岩石压剪断裂演化过程试验研究
姜彤
万里
黄坤
何天乐
李龙飞
王文学
潘旭威
华北水利水电大学地球科学与工程学院,河南郑州 450046
摘要：岩石在压剪应力作用下的脆性破坏是岩石破坏中一种常见且重要的形式.本文采用激光多普勒测振技术研究了不同脆性程度试样在直剪试验中固有频率的变化规律.研究结果表明:试样依次经历了裂纹闭合阶段、弹性变形阶段与裂纹稳定扩展阶段、裂纹非稳定扩展阶段、破坏阶段,固有频率对各阶段的划分有明确的信号指示.裂纹非稳定扩展阶段的固有频率平均值与加载时的法向应力、试样的脆性程度呈正相关关系.根据固有频率的响应规律,发现了 2个关键的力学特征点:裂纹损伤应力点和解锁点.固有频率由平稳上升至平稳抖动的转折点为裂纹损伤应力点;固有频率由平稳抖动至下降的转折点为解锁点.试样的脆性程度影响解锁点的位置,脆性破坏至延性破坏的转化过程中,解锁点的位置由峰值应力附近移动至峰值应力后.引入固有频率的变异系数(Cv)来表征试样解锁前的协同演化规律.在裂纹非稳定扩展阶段,变异系数呈减小趋势,说明在试样破坏前,固有频率的协同程度增强.裂纹损伤应力点与解锁点的应变比随脆性程度的增大而增大,为岩石的破坏提供了潜在的预警指标.
关键词：脆性程度固有频率协同特征失稳前兆
分类号：TD315(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(42090052)河南省本科高校青年骨干教师培养计划项目(2023GGJS67)河南省重点研发与推广专项(科技攻关)项目(222102320463)
论文发表日期：2024-09-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 901-914 )
英文信息