岩石脆性破坏临界信息识别方法研究

岩石脆性破坏失稳会带来地震、崩塌、岩爆、滑坡、煤矿突水以及地表塌陷地质灾害与工程问题等，造成惨重的损失。当前研究中，限于地质体固有属性和力学性质的复杂性，使得岩石脆性破坏导致的灾害的预测是非常困难。本项目先采用试验对不同含水量的花岗岩和灰岩进行不同加载速率和围压的单轴/三轴加载试验，并进行应变、应力、声发射、视电阻率、波速等物理量的同步测试；针对同组试样控制不同加载应力水平，进行压汞试验和扫描电镜分析岩石微裂隙发育规律，探索含水量、加载速率和围压效应对岩石脆性破坏过程和膨胀点位置的影响及声发射、视电阻率等物理信息的变化规律；同时利用二维与三维重整化群理论研究岩石脆性破坏过程中临界破坏概率及膨胀点与脆性破坏前兆信息的关联性，并开发相应的数值计算程序，寻找岩石脆性破坏临界识别因子，提出岩石脆性破坏的前兆信息识别方法。

岩体脆性破坏是导致众多工程事故和地质灾害发生的重要原因。当前研究，关于岩石累进性动态破坏过程是仍有待突破的重要问题。本报告基于应变、应力、声发射、视电阻率、波速等多物理场测试，提出了反映不同应力水平下的岩石累进性破坏机制，阐明了脆性破坏过程中荷载、变形与多物理场参数等的关联信息，岩石脆性变形破坏过程中多物理场的时空特征变化，提出岩石脆性破坏临界信息的识别方法。.岩石脆性破坏过程可视为逾渗相变过程，假定岩体细观微元体强度服从Weibull分布，基于系统在逾渗阈值处有尺度不变的性质，建立了岩石破坏二维和三维重正化群模型，并计算了系统相应的逾渗阈值，研究了岩体脆性破坏在逾渗阈值附近的临界特性：当破裂概率远离临界概率 时，各破裂集团短程关联，此时系统破裂是局部的；在临界点附近，岩石系统中各破裂单元之间的关联长度骤然增加，致使各破裂单元之间出现协同作用，宏观表现为原有随机、无序分布的破裂逐渐向未来破裂面集中。.岩石脆性破坏导致的各种现象可以分为两类：①与物理力学参数和结构特征改变有关，表现为岩石本身变得破碎，承载力降低，变形速率增大，模量变小，渗透率增大，波速参数与电阻率值突变；②与能量释放及物理场参数变化有关，体现在声发射信号激增，电磁辐射强度增加，红外辐射加大。试验和理论分析表明：岩石破裂前临界特征点所对应的应力和岩石峰值应力比值约在70%~80%之间。本文通过分析得出，岩石脆性破坏的各种信息与岩石微破裂发展存在特定的关联性，利用综合信息源可以很好的进行脆性破坏临界点的识别。