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閱讀拾零尤明慶巖石試樣的強(qiáng)度及變形破壞過(guò)程巖石內(nèi)部都有缺陷,若研究的尺度與這些缺陷分布相當(dāng),則必定要認(rèn)為巖石是非均質(zhì)的。當(dāng)然,在考慮范圍較大、使用更大的尺度時(shí),巖石又可以被認(rèn)為是具有均勻缺陷的材料。最為顯著的事實(shí)是,巖樣尺度越大,強(qiáng)度的離散程度越小。P7隨著巖樣棱數(shù)減少,抗壓強(qiáng)度降低,說(shuō)明邊緣的棱角容易損壞,不能用來(lái)作為有效的承載面積。P8在進(jìn)行巖石力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)研究時(shí),必須始終明確巖石材料的非均質(zhì)性,試驗(yàn)結(jié)果的差異并不完全是由圍壓、加載速度、應(yīng)力路徑等可控參數(shù)引起的,巖樣也是試驗(yàn)過(guò)程中的一個(gè)變化參數(shù)。P8顯然楊氏模量表示了巖樣的彈性變形特征,是材料參數(shù),與巖樣的形狀尺度無(wú)關(guān);而峰值之后的軟化曲線只是材料的特性在具體巖樣的宏觀表現(xiàn),并非真正意義上的材料本構(gòu)關(guān)系。P12巖樣單軸壓縮破壞形式復(fù)雜多變,通常認(rèn)為,最終的破壞多數(shù)是軸向近乎平行的劈裂破壞,或稱巖樣單軸抗壓強(qiáng)度的降低是由于巖樣內(nèi)部的拉伸破壞造成的。P13剪切滑移作用還會(huì)產(chǎn)生垂直于軸向的拉力,其大小隨該滑移面積的增大而增大。P14如果最初的剪切滑移面出現(xiàn)在巖樣內(nèi)部,那么剪切滑移引起的沿軸向拉張劈裂面可能使巖樣側(cè)面的材料脫離主體,成為一個(gè)壓桿。細(xì)長(zhǎng)壓桿通常產(chǎn)生失穩(wěn)而折斷,完全失去承載能力。原來(lái)儲(chǔ)存的彈性形變恢復(fù),使其長(zhǎng)度大于巖樣而彎曲。這種破壞情形會(huì)在應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)糖€上反映出來(lái),即在應(yīng)變幾乎不變時(shí)出現(xiàn)一個(gè)應(yīng)力小幅度跌落。這種應(yīng)力跌落多出現(xiàn)在峰值附近,但并不會(huì)顯著影響巖樣的整體形變過(guò)程。P14只有材料的剪切破壞才能引起承載能力的降低。P15Coulomb準(zhǔn)則,即軸向最大承載能力T與圍壓呈線性關(guān)系:。參數(shù)Q的力學(xué)含義是:巖樣在完全剪切破壞時(shí)的單軸抗壓強(qiáng)度,可以作為巖樣的材料強(qiáng)度來(lái)看待。實(shí)際單軸壓縮過(guò)程中由于巖樣沿軸向的張拉破壞,巖樣無(wú)缺陷時(shí)的理想強(qiáng)度通常也是小于Q的。這就意味著,作為材料強(qiáng)度特性的參數(shù)Q,是不可能從單一試驗(yàn)中得到的,必須通過(guò)不同圍壓下的巖樣強(qiáng)度進(jìn)行回歸分析才能得到。P43試驗(yàn)所得的峰值應(yīng)力只是巖石材料的強(qiáng)度在該試樣的宏觀表現(xiàn)。2不是很大時(shí),其增加可能使沿該方向屈服的微元體需要更高的軸向應(yīng)力,也可能使該微元體改變滑移方向,即不是沿最弱承載面屈服,從而導(dǎo)致微元體承載力的提高;當(dāng)2較大時(shí),試樣在2-3方向也會(huì)產(chǎn)生屈服破壞,中間主應(yīng)力的增加可能造成巖樣強(qiáng)度的降低。P66巖樣三軸壓縮破壞之后,即使斷裂為兩個(gè)完全獨(dú)立的部分,還可以通過(guò)剪切破壞面之間的摩擦力承載軸向應(yīng)力,即通常所說(shuō)的參與強(qiáng)度。P86承載能力由巖石的粘聚力和內(nèi)摩擦力共同構(gòu)成,兩者在屈服過(guò)程中都是變化的。在以主應(yīng)力表示時(shí),可以認(rèn)為巖樣的軸向承載能力由其材料強(qiáng)度和圍壓共同確定,是結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性。當(dāng)巖樣的軸向應(yīng)力增大到其承載能力(軸向壓縮),或者其承載能力降低到軸向應(yīng)力(卸圍壓)時(shí),巖樣的材料強(qiáng)度就會(huì)降低,即屈服。軸向應(yīng)力不超過(guò)其承載能力,但承載能力在變形過(guò)程中可能增大也可能減小。某些巖石在材料強(qiáng)度降低的過(guò)程中內(nèi)摩擦力系數(shù)增大,從而即使圍壓恒定軸向承載能力也會(huì)增加,即屈服強(qiáng)化。P87巖石的強(qiáng)度、變形和承載的應(yīng)力,三者是密切聯(lián)系的;而這種聯(lián)系的具體形式我們還很不清楚。P100殘余強(qiáng)度是真實(shí)巖樣破壞之后由摩擦力所維持的承載能力。P103在圍壓較低時(shí),也就是正應(yīng)力較低時(shí)內(nèi)摩擦力的增加量小于材料強(qiáng)度的降低,屈服過(guò)程中承載能力減小,即屈服弱化;而在圍壓較高時(shí),摩擦力的增加量就有可能超過(guò)巖石材料強(qiáng)度的降低,因而屈服過(guò)程中承載力反而會(huì)增大,即屈服強(qiáng)化。P109初期壓密之后的切線泊松比與巖樣形狀、圍壓以及加載方式無(wú)關(guān),可以表示巖樣彈性狀態(tài)下應(yīng)力之間的關(guān)系,應(yīng)推薦使用。P117秦四清 巖石聲發(fā)射技術(shù)概論大部分材料都是非均質(zhì)的和有缺陷的,在外應(yīng)力作用下 ,內(nèi)部強(qiáng)度較低的微元體在局部應(yīng)力集中到某一程度時(shí)發(fā)生破壞(產(chǎn)生塑性變形),使局部應(yīng)力松弛,產(chǎn)生應(yīng)力降,造成局部區(qū)域快速卸載,因而產(chǎn)生聲發(fā)射。材料產(chǎn)生聲發(fā)射的必要條件是:(1)局部塑性變形或斷裂產(chǎn)生應(yīng)力降;(2)快速卸載,如果卸載的時(shí)間較長(zhǎng),釋放的能量減小,就可能使靈敏度較低的檢測(cè)儀器檢測(cè)不到聲發(fā)射信號(hào)。此外,儀器能否接受到信號(hào)還與材料的性質(zhì)有關(guān),如果材料的衰減系數(shù)很大,也有可能接受不到信號(hào)。P8一個(gè)瞬變信號(hào)的能量定義為,式中是電壓測(cè)量電路的輸入阻抗,為與時(shí)間有關(guān)的電壓。據(jù)此,將聲發(fā)射信號(hào)的幅度平方,然后進(jìn)行包絡(luò)檢波,求出檢波后的包絡(luò)線所圍的面積,作為信號(hào)所包含的能量的量度。P13塑性變形及微裂紋成核產(chǎn)生的聲發(fā)射:在應(yīng)力作用下,位錯(cuò)源的作用使一個(gè)晶粒內(nèi)的屈服強(qiáng)度降低了,由此釋放的能量是微裂紋成核時(shí)釋放的能量為:,式中在微裂紋成核時(shí)釋放的能量比塑性變形時(shí)大,且此時(shí)起作用的位錯(cuò)源也最多,那么有可能在微裂紋成核時(shí),即在屈服應(yīng)力處,聲發(fā)射率出現(xiàn)峰值。(對(duì)真三軸也成立)P23脆性巖石中晶粒斷裂產(chǎn)生的聲發(fā)射釋放的能量:,式中E為彈性模量。若把閥值應(yīng)力視為晶粒開(kāi)始斷裂所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力,則初始聲發(fā)射(應(yīng)力為)釋放的能量為: P25聲發(fā)射不僅取決于材料所處的應(yīng)力狀態(tài),而且取決于材料的力學(xué)性質(zhì),即強(qiáng)度特性。聲發(fā)射總數(shù)與加載速率無(wú)關(guān),聲發(fā)射率與加載速率有關(guān)。P26低脆性巖石裂紋尖端塑性變形過(guò)程產(chǎn)生的聲發(fā)射釋放的能量:,為常數(shù)。為與材料性質(zhì)有關(guān)的常數(shù),為硬化指數(shù)的倒數(shù)。P30脆性巖石中裂紋擴(kuò)展產(chǎn)生的聲發(fā)射釋放的能量:試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,晶粒斷裂對(duì)聲發(fā)射的貢獻(xiàn)很小,聲發(fā)射主要來(lái)自于原有裂紋的增量。對(duì)于脆性巖石,聲發(fā)射主要與裂紋擴(kuò)展有關(guān)。當(dāng)裂紋擴(kuò)展時(shí),釋放的應(yīng)變能: P34由于聲發(fā)射率與應(yīng)力強(qiáng)度因子及裂紋長(zhǎng)度增量有較弱的對(duì)數(shù)依賴關(guān)系,一旦充分超過(guò)聲發(fā)射的應(yīng)力強(qiáng)度因子閥值,則聲發(fā)射率主要與裂紋擴(kuò)展速率有關(guān)。Mirable曾計(jì)算出裂紋尖端塑性變形過(guò)程釋放的能量約為10-1110-7J之間,裂紋擴(kuò)展釋放的能量約在10-610-1J之間。考慮到低脆性巖石裂紋尖端的塑性變形小,釋放的能量也較小,故在裂紋擴(kuò)展期間釋放的能量將遠(yuǎn)大于其塑性變形時(shí)釋放的能量,因而塑性變形過(guò)程產(chǎn)生的聲發(fā)射可以忽略。P35用一般剛性壓機(jī)加載時(shí),過(guò)峰值強(qiáng)度后,應(yīng)變速率開(kāi)始增長(zhǎng)。在發(fā)生應(yīng)力降的瞬間,應(yīng)變速率達(dá)到某一極大值,此時(shí)聲發(fā)射率曲線亦出現(xiàn)一個(gè)峰值??梢灶A(yù)料:壓機(jī)剛度越大,聲發(fā)射率第一峰值與第二峰值之間的“平靜時(shí)期”越長(zhǎng),第二峰值的幅度越低。若用理想剛性壓機(jī)加載,則第二峰值不會(huì)出現(xiàn)。P40連續(xù)型聲發(fā)射對(duì)應(yīng)變速率很敏感,具有應(yīng)變速率效應(yīng)。聲發(fā)射與巖石的應(yīng)變速率有明顯的關(guān)系。當(dāng)應(yīng)變?cè)黾訒r(shí),聲發(fā)射出現(xiàn);當(dāng)應(yīng)變減小時(shí)聲發(fā)射極少,甚至沒(méi)有。特別當(dāng)應(yīng)力接近巖石破裂強(qiáng)度時(shí),這種觸發(fā)作用變得越明顯。應(yīng)變控制和應(yīng)力控制試驗(yàn)聲發(fā)射特性不同。應(yīng)力控制試驗(yàn)中,在試樣接近破裂時(shí),應(yīng)變速率實(shí)際上是逐漸增大的,故聲發(fā)射率會(huì)急劇升高。因此,聲發(fā)射試驗(yàn),最好應(yīng)采用應(yīng)變控制方式加載。P45巖石的不均勻性對(duì)聲發(fā)射也有影響。(1)非常均勻的巖樣中,破壞前聲發(fā)射極少;(2)不均勻巖樣中,破裂前有一些聲發(fā)射;(3)在非常不均勻的樣品中

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