单轴压缩下的岩石声发射及其分维特征

不同加载条件下岩石材料破裂过程的声发射特性研究_李庶林

第32卷 第1期 岩 土 工 程 学 报 Vol.32 No.1 2010年 1月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Jan. 2010 不同加载条件下岩石材料破裂过程的声发射特性研究 李庶林1，唐海燕2 （1.厦门大学建筑与土木工程学院，福建 厦门 361005；2.长沙矿山研究院，湖南 长沙 410012） 摘 要：在刚性压力机上对岩石进行单轴全过程加载和加卸载试验，测试岩石材料在不同加载条件下受力变形过程的应力–应变、应力–时间–声发射事件累计值、应力–时间–声发射事件率关系曲线。在试验结果的基础上，分析了加载时岩石全过程声发射特性、加卸载时岩石在卸载和重复加载时的声发射特性。试验表明：在不同的应力水平进行人为卸载时在卸载过程中岩石都会产生明显的声发射；在应力水平低于峰值强度的50%时卸载后的重复加载过程中，在未达到前次加载应力水平之前时岩样的声发射事件数很少（事件率很小）或不产生声发射，即出现典型的Kaiser效应现象；而在超过60%峰值强度的应力水平卸载后的重复加载过程中则出现明显的声发射现象，即出现所谓的Felicity 现象；在加载和加卸载试验中，岩石峰后破坏过程中都产生大量的声发射事件。试验还表明，对于具有中压突增型声发射特性的岩样，都有峰值前出现声发射相对平静期现象的特点。 关键词：岩石声发射；加卸载；相对平静期；Kaiser效应；Felicity现象 中图分类号：TU458 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2010)01–0147–06 作者简介：李庶林(1963–)，男，江西永修人，博士，教授，主要从事岩石力学、岩土工程、声发射与微地震监测技术方面的教学和研究工作。E-mail: shulin.li@https://www.wendangku.net/doc/a612920869.html,。 Acoustic emission characteristics in failure process of rock under different uniaxial compressive loads LI Shu-lin1, TANG Hai-yan2 （1. Architectural and Civil Engineering College of Xiamen University, Xiamen 361005, China; 2. Changsha Institute of Mining Research, Changsha 410012, China） Abstract: Experiments on acoustic emission (AE) characteristics of full-regime rock failure are carried out with stiffness test machine (MTS) under uniaxial loading, cyclic loading-unloading conditions to obtain the relations of stress-strain, stress-time-accumulative counts of AE, stress-time-AE rates. Based on the test results, the AE characteristics of loading process, unloading and reloading of loading-unloading process are analyzed. The results show that AE phenomena can apparently appear during the process of unloading. When being reloaded under the stress level not more than 50% of the peak stress, there are less or little AE counts occurring as long as the stress level is not more than the previous loading stress level, that means the Kaiser effect occurs. While reloading is made again on the stress-level of over 60% of the peak stress, there occurs obviously AE events, that is so-called the Felicity phenomenon. Rock samples show a large amount of AE events in the post-peak region for both loading and loading-unloading processes. And the results also show that there exists a relatively tranquil period phenomenon of AE for all samples of the style of AE abruptly increasing during middle stress stage. Key words: acoustic emission of rock; loading-unloading; relatively tranquil period; Kaiser effect; Felicity phenomenon 0 前 言 岩石声发射是岩石材料受力过程中其内部原生裂纹和缺陷的扩展以及新的微破裂的孕育、萌生、演化、扩展和断裂过程所释放的弹性波。自20世纪中期以来，岩石声发射技术已广泛应用于隧道、边坡、水电等地下工程和矿山地压与安全监测中[1]。在岩石受力破坏过程的声发射特性方面，国内外一些学者进行过广泛的室内实验研究，包括岩石受压、张拉、剪切和断裂试验条件下的声发射特性研究等。50年代前苏联研究了岩石的声发射特性并用于矿山地压的监测中；60年代初期，Mogi对岩石进行了大量的声发射实验研究，探讨了受压岩石破裂过程的声发射特性[1]；70 ─────── 基金项目：国家自然科学基金项目（10572122）；国家863计划项目（2006AA06Z117）；国家科技部社会公益项目（2004DIB3J137） 收稿日期：2008–12–19

三大岩石的主要特征以及类型知识分享

三大岩石的主要特征 以及类型

地球科学概论 地球上的岩石千变万化，它是一种或多种矿物的集合体，它是构成地壳的基本部分。按其成因可分为三大类：岩浆岩(火成岩)、沉积岩和变质岩。 一、三大岩石的主要特征以及类型 （一）、岩浆岩 岩浆岩又称火成岩，是由地壳下面的岩浆沿地壳薄弱地带上升侵入地壳或喷出地表后冷凝而成的。岩浆是存在于地壳下面高温、高压的熔融状态的硅酸盐物质(它的主要成分是SiO2，还有其他元素、化合物和挥发成分)。岩浆内部的压力很大，不断向压力低的地方移动，以至冲破地壳深部的岩层，沿着裂缝上升，喷出地表；或者当岩浆内部压力小于上部岩层压力时迫使岩浆停留下，冷凝成岩。 1、岩浆岩的主要特征 ①构造特征：岩浆岩中有一些自己特有的结构和构造特征，比如喷出岩是在温度、压力骤然降低的条件下形成的，造成溶解在岩浆中的挥发份以气体形式大量逸出，形成气孔状构造。当气孔十分发育时，岩石会变得很轻，甚至可以漂在水面，形成浮岩等； ②冷凝特征：岩浆岩是由岩浆直接冷凝形成的岩石，因此，具有反映岩浆冷凝环境和形成过程所留下的特征和痕迹，与沉积岩和变质岩有明显的区别。 2、岩浆岩的分类 依冷凝成岩时的地质环境的不同，将岩浆岩分为三类： 喷出岩(火山岩)：岩浆喷出地表后冷凝形成的岩浆岩称为喷出岩。在地表的条件下，温度下降迅速，矿物来不及结晶或者结晶差，肉眼不易看清楚。如流纹岩、安山岩、玄武岩等; 浅成岩：岩浆沿地壳裂缝上升至距地表较浅处冷凝形成的岩浆岩。由于岩浆压力小，温度下降较快，矿物结晶较细小。如花岗斑岩、正长斑岩、辉绿岩等;

深成岩：岩浆侵入地壳深处(约距地表3公里)冷凝形成的岩浆岩。由于岩浆压力大，温度下降缓慢，矿物结晶良好。如花岗岩、正长岩、辉长岩等。 其中，深成岩和浅成岩又统称侵入岩。 （二）、变质岩 地壳中的原岩(包括岩浆岩、沉积岩和已经生成的变质岩)，由于地壳运动、岩浆活动等所造成的物理和化学条件的变化，即在高温、高压和化学性活泼的物质(水气、各种挥发性气体和热水溶液)渗入的作用下，在固体状态下改变了原来岩石的结构、构造甚至矿物成分，形成一种新的岩石称为变质岩。变质岩不仅具有自身独特的特点，而且还保存着原来岩石的某些特征。 1、变质岩的主要特征 ①有的具有片理（片状）构造如片岩； ②有的呈片麻构造（未形成片状），岩石断面上看到各种矿物成带状或条状 等，如花岗片麻岩； ③有的呈板状构造，颗粒极小，肉眼难辨，如板岩。 2、变质岩的分类 大理岩：由方解石或白云石重新经过结晶而成的； 板岩：由页岩和粘土经过变质而形成原解理状的； 片岩：由片状、柱状岩石组成； 片麻岩：多由沉积岩和岩浆岩变质而成； 石英岩：由砂岩变质而成的等。 （三）、沉积岩 沉积岩，又称为水成岩，是由成层堆积于陆地或海洋中的碎屑、胶体和有机物等疏松沉积物团结而成的岩石。同时也是三种组成地球岩石圈的主要岩石之一（另外两种是岩浆岩和变质岩）。在地球地表，有70%的岩石是沉积岩，但如果从地球表面到16公里深的整个岩石圈算，沉积岩只占 5%。沉积岩主要包括有石灰岩、砂岩、页岩等。沉积岩中所含有的矿产，占全部世界矿产蕴藏量的80%。 1、沉积岩的主要特征

常见造岩矿物的镜下鉴定

常见造岩矿物的薄片鉴定 造岩矿物按其色率可以分为暗色矿物和浅色矿物，本章学习和鉴定的矿物主要有七大类。暗色矿物包括橄榄石类、辉石类、角闪石类和云母类；浅色矿物包括石英类、长石类、和碳酸盐类。学习重点是了解并掌握七大类矿物的一般特征和常见变种的鉴定特征。难点是相似矿物的区别。 一、橄榄石类 橄榄石化学通式：R2[SiO4]，R=Mg,Fe,Ca,Mn等。 橄榄石分类：可分为三个系列。(1)镁橄榄石-铁橄榄石系列。(2)锰橄榄石-铁橄榄石系列。 (3)钙铁橄榄石-钙镁橄榄石系列。 橄榄石（贵橄榄石）主要光学特征:多为粒状、无色、正高突起、解理不发育、裂开发育，最高干涉色二级末到三级初，平行消光、二轴晶、(±)2V角近90°。 二、辉石类 辉石化学通式：R2[Si2O6]，R=Mg、Fe、Al、Ca、Na等。 辉石分类：按其结晶特点可以分为两类。(1)斜方辉石亚族（紫苏辉石、顽火辉石等）(2)单斜辉石亚族（普通辉石、透辉石、霓辉石等）。 共同光学特征：多为短柱状、横截面多为四边形和八边形，可见两组近正交完全解理，纵切面长方形，多见一组完全解理，正高突起，横截面多对称消光，2V角中等。 辉石主要变种的光学特征: 紫苏辉石：具有弱多色性，平行消光，最高干涉色一级顶部，负光性。 单斜辉石：一般无色，斜消光（C∧Ng大于30°），最高干涉色二级初，一般正光性。 紫苏辉石和单斜辉石的主要区别：颜色、消光类型、干涉色级序、光性符号。

橄榄石和普通辉石的主要区别：形态、颜色、解理、消光类型、干涉色级序、2V。 三、角闪石类 角闪石分类：按其结晶特点可以分为两类。 斜方闪石类：直闪石、铝直闪石等。 单斜闪石类：普通角闪石、透闪石等。 角闪石共同特征：绝大多数角闪石属单斜晶系，形态多为沿c轴呈长柱状，针状或纤维状。横断面呈菱形或六边形，具有两组完全的斜交解理（54.5°- 56°），一般为正中突起。 普通角闪石：薄片中常具有较深的绿色、褐色或棕色等，碱性种属常带有蓝色调。正吸收性，斜消光（C∧Ng小于30°），二轴晶，一般为负光性，2V角比较大。 透闪石：与普通角闪石的区别主要在于其无色及消光角C∧Ng较小。 四、云母类 云母类型：黑云母、白云母、金云母。 共同特征：片状，一组极完全解理，平行消光，干涉色较高且鲜艳。 黑云母：棕褐色，红褐色，多色性明显，2V角特别小（假一轴晶）。 白云母：无色，闪突起明显，2V角30°- 50°左右。 金云母：浅褐-浅黄白色，弱多色性，闪突起比较明显，2V角0°-20°。注意产状。 五、长石类 长石类型：碱性长石（正长石、微斜长石、条纹长石、透长石）和斜长石。 共同特征：板状，无色，两组解理完全（夹角近90度），突起低(±)，干涉色一级灰，二轴晶(+)。

浅析岩石单轴压缩变形试验的影响因素

浅析岩石单轴压缩变形试验的影响因素 在实际工作中，由于对岩石力学性质评论是公路、铁路等工程地质勘察不可或缺的要素，因此采取岩石单轴压缩试验这种最通用的试验方法，研究岩石变形，成为岩石力学问题的重要内容之一，这也对实际工程施工原料选择起到一定的参考作用。这个问题的研究由于操作起來比较方便，理论基础比较明显，所以被广泛应用于工程实践和各种科研工作中。作者试图按照这个理论的思路，简单分析岩石单轴压缩变形试验的影响因素，进而为相关科研和实际工程施工提供一些有参考价值的东西。 标签：岩石；单轴压缩变形；影响 引言 岩石单轴压缩变形试验是检验岩石抗压承载力的一种试验，属于物理试验的范畴。文章中提出的试验模型主要是用花岗岩、泥岩两种规则形状的岩石作为试样，用单轴荷载来进行压力作用，来测定其纵向和横向的变形量，进而形成相应的应力—应变曲线，得出弹性模量及泊松比。作者以花岗岩和泥岩两种岩石为试验样本，采取弹性模量试验对两种岩石的受力变形等情况进行对比和分析，来具体总结影响岩石压缩变形试验的主要因素有哪些。 1 弹性模量的概念及其取值方法 1.1 弹性模量的概念 弹性理论是以应力、应变的线性关系为基础的一种理论，其中应力与应变之比就是弹性模量，从力学角度来看它表示岩石材料的坚硬程度，更具体地来说是指岩石材料在压缩或拉伸时，材料对弹性变形的抵抗能力，这是在本类试验中应用的重要基础理论和概念。 1.2 岩石弹性模量的取值方法 根据国际岩石力学学会实验室和现场试验标准化委员会的《岩石力学试验建议方法》，岩石弹性模量的取值方法主要是割线弹性模量及泊松比的取值方法，以抗压强度50%时的变形量为基础，在纵向应力—应变曲线上的原点与应力相应于极限抗压强度50%处的应力点的连线，其斜率为割线模量，横向应变与纵向应变的比值就是泊松比。一般来说，在实际工作中，大多数岩石这个应力水平下仍处于弹性范围内，很少出现细微裂缝扩展乃至断裂破碎等现象。 2 影响岩石弹性模量的主要因素 2.1 构成岩石的矿物及岩石物理性质的影响

野外三大类岩石简单识别

野外三大类岩石简单识别 肉眼对岩石进行分类和鉴定，除了在野外要充分考虑其产状特征外，在室内对手标本的观察上，最关键的是要抓住它的结构、构造、矿物组成等特征。具体步骤可为： （1）首先观察岩石的构造。因为构造从外貌上反映了它的成因类型：如具气孔、杏仁、流纹构造形态时，一定属于火成岩的喷出岩类；具有层理构造以及层面构造时，是沉积岩类；具板状、千枚状、片状或片麻状构造时，属于变质岩类。 三大类岩石的构造中，都有“块状构造”。比如火成岩中的石英斑岩，沉积岩中的石英砂岩，变质，岩中的石英岩，表面上似难区分，此时应结合岩石结构特征的观察进行分析：石英斑岩具火成岩的斑状结晶结构，其中的石英斑晶与基质矿物间呈结晶联结；而石英砂岩具有沉积岩的碎屑结构，碎屑之间呈胶结联结；另外，岩石中的石英颗粒本身也有显著差异----石英斑岩中的石英斑晶具有一定的结 晶外形，呈棱柱状或粒状；石英砂岩中的石英颗粒则呈浑圆状，玻璃光泽已经消失，用锤击或小刀刻划岩石中胶结不牢的部位时，可以看到石英颗粒与胶结物分离后在胶结物上留下的小凹坑。经过重结晶变质作用形成的石英岩，则往往呈致密状，肉眼分辨不出石英颗粒，且石质坚硬、性脆。 （2）对岩石结构的深入观察，可以对岩石进一步的分类。如火成岩中的深成侵入岩类多呈全晶质、显晶质、等粒状结构；而浅成侵入岩类则常呈斑状结晶结构。沉积岩中的碎屑岩、粘土岩、生物化学岩(如

砾岩、砂岩、页岩、石灰岩等)的区分，主要是根据组成物质颗粒的大小，成份及其联结方式。 （3）岩石的矿物组成和化学成份的分析，对岩石的命名和分类也是不可缺少的，特别是与火成岩的命名关系尤为密切。如斑岩和玢岩，同属火成岩中的浅成岩类，其主要区别在于矿物成份。斑岩中的斑晶矿物主要是正长石和石英，玢岩中的斑晶矿物主要是斜长石和黑色矿物。沉积岩中的次生矿物如方解石、白云石、高岭石、石膏、褐铁矿等不可能存在于新鲜的火成岩中。变质矿物如绿泥石、滑石、石棉、石榴子石、红柱石等，则为变质岩所特有。因此，根据某些矿物成分的分析，也可以初步判定岩石的类别。 （4）在岩石命名方面，如果由多种矿物成分组成，则以含量最多的矿物与岩石的基本名称紧紧相连，其他较次要的矿物，按含量多少依次向左排列，如“角闪斜长片麻岩”，说明其矿物组成是以斜长石为主，并有相当数量的角闪石，其他火成岩、沉积岩的多元命名涵意也是如此。 （5）最后应注意的是在肉眼鉴定岩石标本时，常常有许多矿物成份难于辨认。如具隐晶质结构或玻璃质结构的火成岩，泥质或化学结构的沉积岩，以及部分变质岩，由结晶细微或非结晶的物质成份组成，一般只能根据颜色深浅、坚硬性、比重大小和“盐酸反应”等进行初步的判断，火成岩中深色成份为主的，常为基性岩类：浅色成份为主的常为酸性岩类。沉积岩中较坚硬的多为硅质胶结的或硅质成分的岩

岩石峰值应力前后声发射特性研究

岩石峰值应力前后声发射特性研究-工程论文 岩石峰值应力前后声发射特性研究 段晓亮DUAN Xiao-liang；鲁会军LU Hui-jun （昆明理工大学国土资源工程学院，昆明650093） （Faculty of Land Resource Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093，China） 摘要：采用TAW-2000D微机控制电液伺服岩石三轴试验机和SDAES型数字声发射仪组成的动态测试系统，对云南大红山铜矿白云岩进行了单轴压缩条件下的声发射试验，研究岩石在峰值应力前后声发射特性。试验结果表明：加载早期就有声发射活动，岩样在试验接近峰值强度时单位时间内的应力增长速度减小、声发射事件率出现明显下降，即出现相对平静期，峰值强度后的声发射现象仍然明显。 Abstract：This paper uses the TAW-2000D computer to control the dynamic testing system consisting of servo triaxial testing machine and SDAES digital acoustic emission analyzer，conducts the acoustic emission test of the Yunnan Dahongshan copper mine dolomite under the uniaxial compression condition，and studies the acoustic emission characteristics of rock before and after reaching the peak stress. The results show that：there is acoustic emission activity in the early loading period，the per unit time stress growth rate of rock sample decreases when the test near peak intensity，acoustic emission rate decreases significantly，namely appears the relatively quiet period，and the

岩石单轴压缩实验

实验名称：岩石单轴压缩实验 一实验目的： 1.了解RFPA软件，熟悉软件界面，了解软件用途。 2.掌握软件RFPA的原理及使用方法。 3.了解岩石在外界压力的作用下的破碎情况。 4.掌握RFPA软件模拟岩石单轴压缩的过程。 二实验步骤： 1、熟悉RFPA软件界面，了解软件个部分的作用。见图1-1： 图1-1 2、运用软件进行相关试验 (1)试验模型 试样模型尺寸100mm×50mm ，网个划分为100×100个基元。采用平面应力问题，整个加载过程通过位移加载方式。力学性质参数如下表： 表2-1

（2）网格划分和参数赋值 网格的划分以及其他参数的赋值见下图2-1，2-2： 图2－1 岩石试件及参数设定值 图2－2 岩石试件参数设定 (3)边界条件和控制条件的选定 点击主面板上的控制键Boundary conditions，进行设置边界条件，其具体数据如

图2－3： 图2－3 加载力的数值设置 打开主面板上的Built，选择Control Information进行完成这个实验的步骤设置，具体数据如图2－4： 图2－4 加载步数设定 (4)计算过程以及结果分析 压缩破裂过程见图2-5：

图2-5压缩破裂过程

结果曲线分析，N-S曲线见图2-6 图2-6N-S曲线 从数值试验得到的载荷-位移全过程曲线再现了如下基本的岩石力学性质 ○1.线性变形阶段。在加载的初期，载荷-位移曲线几乎是线性的。 ○2.非线性变形阶段。当载荷达到试件最大承载能力的50%左右时，试件的变形开始偏离线性，部分基元破坏。 ○3.软化阶段。当达到最大载荷之后，使试件进一步变形的载荷越来越小，进入弱化阶段，直至试件产生宏观破坏。 三实验结论及体会 试验数值表明，试件在破坏过程中,开始出现许多小裂纹，再进一步加载的条件下，试件中突发性地出现了由一系列小张裂纹汇集成的一个剪切带。载荷的宏观破裂带是由宏观剪切应力带中的大量细观拉伸微破裂汇聚形成的。同时，试件的宏观破坏并非发生在试件达到峰值应力的瞬间，而是在试件所受的载荷达到峰值应力以后的某个应力降之后。这个结果表明，岩石介质在达到最大承载能力之后，仍具有一定的承载能力。

三大岩石的主要特征以及类型

地球科学概论 地球上的岩石千变万化，它是一种或多种矿物的集合体，它是构成地壳的基本部分。按其成因可分为三大类：岩浆岩(火成岩)、沉积岩和变质岩。 一、三大岩石的主要特征以及类型 （一）、岩浆岩 岩浆岩又称火成岩，是由地壳下面的岩浆沿地壳薄弱地带上升侵入地壳或喷出地表后冷凝而成的。岩浆是存在于地壳下面高温、高压的熔融状态的硅酸盐物质(它的主要成分是SiO2，还有其他元素、化合物和挥发成分)。岩浆内部的压力很大，不断向压力低的地方移动，以至冲破地壳深部的岩层，沿着裂缝上升，喷出地表；或者当岩浆内部压力小于上部岩层压力时迫使岩浆停留下，冷凝成岩。 1、岩浆岩的主要特征 ①构造特征：岩浆岩中有一些自己特有的结构和构造特征，比如喷出岩是在温度、压力骤然降低的条件下形成的，造成溶解在岩浆中的挥发份以气体形式大量逸出，形成气孔状构造。当气孔十分发育时，岩石会变得很轻，甚至可以漂在水面，形成浮岩等； ②冷凝特征：岩浆岩是由岩浆直接冷凝形成的岩石，因此，具有反映岩浆冷凝环境和形成过程所留下的特征和痕迹，与沉积岩和变质岩有明显的区别。2、岩浆岩的分类 依冷凝成岩时的地质环境的不同，将岩浆岩分为三类： 喷出岩(火山岩)：岩浆喷出地表后冷凝形成的岩浆岩称为喷出岩。在地表的条件下，温度下降迅速，矿物来不及结晶或者结晶差，肉眼不易看清楚。如流纹岩、安山岩、玄武岩等; 浅成岩：岩浆沿地壳裂缝上升至距地表较浅处冷凝形成的岩浆岩。由于岩浆压力小，温度下降较快，矿物结晶较细小。如花岗斑岩、正长斑岩、辉绿岩等; 深成岩：岩浆侵入地壳深处(约距地表3公里)冷凝形成的岩浆岩。由于岩浆压力大，温度下降缓慢，矿物结晶良好。如花岗岩、正长岩、辉长岩等。 其中，深成岩和浅成岩又统称侵入岩。

阅读理解-秦四清 《岩石声发射技术概论》

秦四清 《岩石声发射技术概论》 大部分材料都是非均质的和有缺陷的，在外应力作用下 ，内部强度较低的微元体在局部应力集中到某一程度时发生破坏（产生塑性变形），使局部应力松弛，产生应力降，造成局部区域快速卸载，因而产生声发射。材料产生声发射的必要条件是：（1）局部塑性变形或断裂产生应力降；（2）快速卸载，如果卸载的时间较长，释放的能量减小，就可能使灵敏度较低的检测仪器检测不到声发射信号。此外，仪器能否接受到信号还与材料的性质有关，如果材料的衰减系数很大，也有可能接受不到信号。P8 一个瞬变信号的能量定义为201()E V t dt R ∞=?，式中R 是电压测量电路的输入阻抗，()V t 为与时间有关的电压。据此，将声发射信号的幅度平方，然后进行包络检波，求出检波后的包络线所围的面积，作为信号所包含的能量的量度。P13 塑性变形及微裂纹成核产生的声发射： 在应力作用下，位错源的作用使一个晶粒内的屈服强度降低了，由此释放的能量是 22 3()2i q E d E σσ-= 微裂纹成核时释放的能量为： 15222[()]th q i Gb E k d d σσ=+，式中12[]2(1) th b k E σγ=+ 在微裂纹成核时释放的能量比塑性变形时大，且此时起作用的位错源也最多，那么有可能在微裂纹成核时，即在屈服应力处，声发射率出现峰值。（对真三轴也成立）P23 脆性岩石中晶粒断裂产生的声发射释放的能量： 232q E d E σ=，式中E 为弹性模量。若把阀值应力视为晶粒开始断裂所对应的应力，则初始声发射（应力为0σ）释放的能量为：2 302q E d E σ= P25 声发射不仅取决于材料所处的应力状态，而且取决于材料的力学性质，即强度特性。声发射总数与加载速率无关，声发射率与加载速率有关。P26 低脆性岩石裂纹尖端塑性变形过程产生的声发射释放的能量： 23 442232212364(1)(3) m s q I I A m B E K A K m m σπ-==+-，3A 为常数。2A 为与材料性质有关的常数，2m 为硬化指数的倒数。P30 脆性岩石中裂纹扩展产生的声发射释放的能量： 试验数据表明，晶粒断裂对声发射的贡献很小，声发射主要来自于原有裂纹的增量。对于脆性岩石，声发射主要与裂纹扩展有关。 当裂纹扩展a ?时，释放的应变能：'2 q I E AK a =? P34 由于声发射率与应力强度因子及裂纹长度增量有较弱的对数依赖关系，一旦充分超过声发射的应力强度因子阀值，则声发射率主要与裂纹扩展速率有关。

实验五__岩石单轴压缩实验

实验五岩石单轴压缩实验 一.实验目的 岩石单轴压缩是指岩石在单轴压缩条件下的强度、变形和破坏特征。通过该实验掌握岩石单轴压缩实验方法，学会岩石单轴抗压强度、弹性模量、泊松比的计算方法；了解岩石单轴压缩过程的变形特征和破坏类型。 二.实验设备、仪器和材料 1.钻石机、锯石机、磨石机； 2.游标卡尺，精度0.02mm； 3.直角尺、水平检测台、百分表及百分表架； 4.YE-600型液压材料试验机； 5.JN-16型静态电阻应变仪； 6.电阻应变片（BX-120型）； 7.胶结剂，清洁剂，脱脂棉，测试导线等。 三.试样的规格、加工精度、数量及含水状态 1. 试样规格：采用直径为50 mm，高为100 mm的标准圆柱体，对于一些裂隙比较发育的试样，可采用50 mm×50 mm×100 mm的立方体，由于岩石松软不能制取标准试样时，可采用非标准试样，需在实验结果加以说明。 2. 加工精度： a 平行度：试样两端面的平行度偏差不得大于0.1mm。检测方法如图5-1所示，将试样放在水平检测台上，调整百分表的位置，使百分表触头紧贴试样表面，然后水平移动试样百分表指针的摆动幅度小于10格。 b 直径偏差：试样两端的直径偏差不得大于0.2 mm，用游标卡尺检查。 c 轴向偏差：试样的两端面应垂直于试样轴线。检测方法如图5-2所示，将试样放在水平检测台上，用直角尺紧贴试样垂直边，转动试样两者之间无明显

缝隙。 3.试样数量： 每种状态下试样的数量一般不少于3个。 4.含水状态：采用自然状态，即试样制成后放在底部有水的干燥器内1～2 d ，以保持一定的湿度，但试样不得接触水面。 四.电阻应变片的粘贴 1.阻值检查：要求电阻丝平直，间距均匀，无黄斑，电阻值一般选用120欧姆，测量片和补偿片的电阻差值不超过0.5Ω。 2.位置确定：纵向、横向电阻应变片粘贴在试样中部，纵向、横向应变片排列采用“┫”形，尽可能避开裂隙，节理等弱面。 3.粘贴工艺：试样表面清洗处理→涂胶→贴电阻应变片→固化处理→焊接导线→防潮处理。 五.实验步骤 1. 测定前核对岩石名称和试样编号，并对岩石试样的颜色、颗粒、层理、 裂隙、风化程度、含水状态等进行描述。 2. 检查试样加工精度。并测量试样尺寸，一般在试样中部两个互相垂直方向测量直径计算平均值。 3. 电阻应变仪接通电源并预热数分钟后, 连接测试导线，接线方式采用公 1—百分表 2-百分表架 3-试样 4水平检测台 图5-1 试样平行度检测示意图 1—直角尺 2-试样 3- 水平检测台 图5-2 试样轴向偏差度检测示意图 图5-3 电阻应变片粘贴

三大类岩石的比较

三大类岩石的比较 自然界中矿物以一定的规律由一种或多种组成的集合体，称为岩石。有些岩石是由一些矿物组成，如纯大理岩是由方解石组成；而多数是由两种以上矿物组成，如花岗岩是由正长石、云英和云母等多种矿物组成。 岩石是组成地壳的主要物质成分。自然界的岩石种类很多，按不同的成因可分为三类，即岩浆岩、沉积岩和变质岩。 岩浆岩是由高温熔融的岩浆在地表或地下冷凝所形成的岩石，也称火成岩或喷出岩。沉积岩是在地表条件下由风化作用、生物作用和火山作用的产物经水、空气和冰川等外力的搬运、沉积和成岩固结而形成的岩石；变质岩是由先成的岩浆岩、沉积岩或变质岩，由于其所处地质环境的改变经变质作用而形成的岩石。 地壳深处和上地幔的上部主要由火成岩和变质岩组成。从地表向下16公里范围内火成岩和变质岩的体积占95%。地壳表面以沉积岩为主，它们约占大陆面积的75%，洋底几乎全部为沉积物所覆盖。 1、三大类岩石的形成成因及其相关作用： （1）、岩浆岩 岩浆在地下深处有很高的压力和温度。当构造运动使岩石圈局部压力降低时，岩浆就向岩石圈压力降低的方向运移。由于运移途中物理、化学条件的变化，岩浆也不断改变自己的性质和成分，最后岩浆上升到地壳上部或喷出地表，冷凝成岩石。包括岩浆的形成、运移和冷凝成岩的整个活动过程，称为岩浆作用。由岩浆冷凝而成的岩石叫岩浆岩，岩浆岩约占地壳总质量的95％，是三大类岩石的主体。岩浆作用包括喷出作用（火山活动）和侵入作用，分别生成喷出岩（火山岩）和侵入岩。 岩浆喷出地表的活动称为喷出作用，由岩浆喷出作用形成的岩石称为喷出岩。岩浆喷出物有气体、液体和固体三类： ○1气体喷出物。岩浆在向上运移的过程中，由于压力逐渐降低，溶解在岩浆中的挥发物就以气体形式分离出来而成为岩浆喷发的前导。气体喷出物以水蒸气为主（一般占60％～90％），还有CO2、S、硫化物以及少量的HCl、HF、NaCl、NH4Cl等。

单轴压缩下岩石声发射定位实验的影响因素分析_许江

第27卷第4期岩石力学与工程学报V ol.27 No.4 2008年4月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering April，2008单轴压缩下岩石声发射定位实验的影响因素分析 许江，李树春，唐晓军，陶云奇，姜永东 (重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室，重庆 400044) 摘要：应用声发射及其定位技术，在单轴压缩载荷作用下，采用实验方法观察重庆细砂岩试样破裂失稳过程中其内部微裂纹孕育、发展的三维空间演化模式，研究岩石声发射定位实验的影响因素。实验结果表明：(1) 端部摩擦对岩石破裂过程中的声发射特征影响显著，采用1∶1(质量比)硬脂酸和凡士林的混合物作为减摩剂进行AE定位实验，在试样初始压密阶段基本没有AE事件，取得较好的效果。(2) 重庆细砂岩的AE定位事件主要分布在中部，呈散漫分布，两端没有明显的条带丛集现象，中部没有得到声发射定位事件的“空白区”，通过与相关成果的对比，说明岩石的种类、构造和均匀程度是AE定位实验的主要影响因素之一。(3) 加载方式和加载的控制方式会直接影响岩石试样破坏的进程和程度，从而影响AE事件。(4) 通过重庆细砂岩试样疲劳荷载AE定位实验说明加载历史对AE时间序列及AE事件均有影响。以上实验和分析结果可以为岩石声发射定位实验的方案设计提供参考。 关键词：岩石力学；声发射；岩石破裂；裂纹；单轴荷载 中图分类号：TU 458+.3 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2008)04–0765–08 INFLUENTIAL FACTORS OF ACOUSTIC EMISSION LOCATION EXPERIMENT OF ROCK UNDER UNIAXIAL COMPRESSION XU Jiang，LI Shuchun，TANG Xiaojun，TAO Yunqi，JIANG Yongdong (Key Laboratory for the Exploitation of Southwestern Resources and the Environmental Disaster Control Engineering，Ministry of Education，Chongqing University，Chongqing400044，China) Abstract：Acoustic emission(AE) technique can be used to monitor the microcracks development in the rock test samples continuously in real-time；it is better than other methods. AE location technique is employed to study crack initiation and propagation process of Chongqing sandstone. Also，the crack spatial evolution mode with loading time has been observed and the influential factors of AE location experiment of the sandstone have been discussed. The experimental results are displayed as follows. (1) The attrition of the tip of the sample has remarkable influence on AE characteristic in the rock failure process；and the mixture of the stearic acid and the vaseline(weight ratio 1∶1) is used as attrition-reduced agent to the AE location experiment. No AE event is found when the initial crack is closed；it will obtain a better effect. (2) The AE location of the Chongqing sandstone test sample mostly is distributed in central-section and assumes dispersion. No void space is shown in the central-section of the sample. Contrasted with the relevant studies，it is shown that the rock type，the structure and the level of uniformity are the major influential factors. (3) The load mode and the load control mode can directly affect the rock failure process so as to affect the AE events. (4) AE location experiment of the Chongqing sandstone test sample under fatigue load shows that the load history affects the AE time series and the AE events. The experimental and analytical results can afford useful help for the program design of AE location experiment of 收稿日期：2007–10–16；修回日期：2007–11–27 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50574108)；国家自然科学基金重点项目(50534080)；教育部博士点基金资助项目(20060611006) 作者简介：许江(1960–)，男，博士，1982年毕业于重庆大学采矿系矿山工程物理专业，现任教授、博士生导师，主要从事岩石力学与工程方面的教学与研究工作。E-mail：jiangxu@https://www.wendangku.net/doc/a612920869.html,

(完整版)三大类岩石的区别

三大类岩石的区别 一、三大类岩石的概念： 岩浆岩是由高温熔融的岩浆在地表或地下冷凝所形成的岩石，也称火成岩或喷出岩。沉积岩是在地表条件下由风化作用、生物作用和火山作用的产物经水、空气和冰川等外力的搬运、沉积和成岩固结而形成的岩石；变质岩是由先成的岩浆岩、沉积岩或变质岩，由于其所处地质环境的改变经变质作用而形成的岩石。 地壳深处和上地幔的上部主要由火成岩和变质岩组成。从地表向下16公里范围内火成岩和变质岩的体积占95%。地壳表面以沉积岩为主，它们约占大陆面积的75%，洋底几乎全部为沉积物所覆盖。 二、三大类岩石概述 变质岩是在地球内力作用，引起岩石构造的变化和改造产生的新型岩石。这些力量包括温度、压力、应力变化、化学成分。固态岩石因地球内部压力和温度作用，发生物质成分迁移和重结晶形成新矿物组合，占地壳总体积约27.4%。变质岩的家族非常庞大，其种类远多于火成岩和沉积岩。以表征可分为板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、粒状岩石等5大类。通过研究变质岩，可了解地球早期历史，研究各种地下深处的信息，推测出地球内部岩石和结构状况，以及地壳热历史、变质原岩的面貌等许多科学信息。同时，研究变质岩，可指导人们找寻相关矿产资源。其主要作用有建筑及装饰材料、工艺品原料、非金属工业原料等，另外变质岩中直接产出金属矿产，可说我们人类的生存是离不开变质岩的。 岩浆岩主要由硅酸盐矿物组成，还常含微量磁铁矿等副矿物。根据岩石SiO2含量，可分为四大类：SiO2＜45%的超基性岩；SiO2=45～52%的基性岩；SiO2=52～65%的中性、碱性岩；SiO2＞65%的酸性岩。岩石碱度指岩石中碱的饱和程度，岩石碱度与碱含量多少有一定关系。另外矿物成分也是岩浆岩分类的依据之一，因为岩浆岩中常见的一些矿物的成分和含量由于岩石类型不同而随之发生有规律的变化。另外，根据岩石侵入到地下还是喷出地表，岩浆岩又可以分为侵入岩和喷出岩。每个大类的侵入岩和喷出岩在化学成分上一致，仅由于形成环境不同，

矿物岩石薄片镜下特征

矿物岩石薄片镜下特征 岩浆岩 1.(纯)橄榄岩 主要矿物橄榄岩 橄榄石自形—半自形粒状构造粒度0、5-2、5mm 多为1、5-2、2mm 正高突起糙面明显无色透明不规则裂纹解理不发育正高突起干涉色鲜艳二级黄平行消光含量75％ 次要矿物普通辉石 普通辉石浅绿色不规则粒状短柱状她形半自形粒度1、2-2、2mm多色性不明显横断面上为对称消光纵切面上为斜消光聚片双晶正高突起二级黄含量 20％ 副矿物尖晶石 尖晶石不规则粒状无色高—极高正突起糙面非常明显有不规则裂纹干涉色不明显全消光 磁铁矿黑色不透明正极高全消光 半自形—自形粒状结构 2.橄苏辉长岩 主要矿物基性斜长石普通辉石橄榄石 基性斜长石无色或因浑浊呈暗灰色粒状短柱状半自形粒度(1、6-2、1mm)X(1、8-3、5mm) 两组完全解理正低突起一级灰白可见聚片双晶卡—钠双晶含量% 普通辉石浅绿色不规则粒状短柱状她形半自形粒度1、2-2、2mm多色性不明显横断面上为对称消光纵切面上为斜消光聚片双晶正高突起二级黄含量％ 橄榄石无色她形半自形粒度0、4-2、5mm多为1、6-22不完全解理不规则裂纹发育正高突起糙面明显干涉色三级蓝光性可正可副平行消光 副矿物尖晶石磁铁矿 尖晶石无色自形半自形粒状粒度0、5-2mm解理不明显正高突起糙面明显干涉色不明显简单双晶全消光含量％ 磁铁矿黑色不透明正极高均质矿物 辉长结构或半自形粒状结构 3.玄武岩 主要矿物辉石基性斜长石 辉石无色半自形粒状正高突起两组完全解理粒度0、1-0、4mm干涉色二级黄含量20％ 微斜长石无色不规则粒状负低突起有两组解理粒度0、05-0、2mm一级灰白格子双晶斜消光含量70% 次要矿物橄榄石角闪石 橄榄石无色透明自形半自形粒状解理不发育突起粒度0、1-0、3mm 干涉色平行消光含量10% 斑状变晶结构微斜长石搭成骨架斑晶为橄榄石辉石基性斜长石 间粒间隐结构粒间被细小晶体玻璃质隐竟质填充

三大类岩石特征比较 三大类岩石的比较

对岩浆岩的观察,一般是观察其颜色、结构、构造、矿物成分及其含量,最后确定其岩石名称。肉眼鉴定岩浆岩,首先看到的就是颜色。颜色基本可以反映出岩石的成分和性质。 对岩浆岩进行肉眼鉴定 第一步是要依据其颜色大致定出属于何种岩类。比如,若是浅色,一般为酸性岩（花岗岩类）或中性岩（正长岩类）； 若是深色,一般为基性岩或超基性岩。由酸性岩到基性岩,深色矿物的含量逐渐增多,岩石的颜色也就由浅到深。同时还要注意区别岩石新鲜面的颜色和风化后的颜色。还可根据其中暗色矿物与浅色矿物的相对含量来进行描述,如暗色矿物含量超过60%者为暗色岩,在30—60%者为中色岩,在30%以下者为浅色岩。 第二步是观察岩浆岩的结构与构造。据此,便可区分出是属深成岩类、浅成岩类或是喷出岩类。根据岩石中各组分的结晶程度,可分为全晶质、半晶质和玻璃质等结构。不仅要对全晶质的结构区分出显晶质或隐晶质结构,还要对其中的显晶质结构岩石按其矿物颗粒大小,进一步细分出等粒、不等粒、粗粒或细粒等结构。对具有斑状结构的岩石要描述斑晶成分、基质的成分及结晶程度。假如岩石中矿物颗粒大,呈等粒状、似斑状结构,则属深成岩类； 假如矿物颗粒微细致密,呈隐晶质、玻璃质结构,则一般皆属喷出岩类；

假如岩石中矿物为细粒及斑状结构,即介于上述两者之间,属于浅成岩类。观察岩石中矿物有无定向排列,进而就能推断岩石的形成环境,含挥发组分多少以及岩浆流动的方向。若无定向排列称之为块状构造； 若有定向排列,则可能是流纹构造、气孔构造或条带状构造。深成岩、浅成岩大多是块状构造； 喷出岩则为流纹构造和气孔构造等。对于岩石中有规律排列的长柱状矿物、气孔捕虏体等均要观测其方向。对于那些在接触面上有规则排列的片状矿物,要描述其组成成分,并测其产状要素。 第三步是观察岩浆岩的矿物成分。矿物成分是岩石定名最重要的依据。岩浆岩类别是根据SiO2含量百分比确定的,而SiO2含量可在岩石矿物成分上反映出来。假如有大量石英出现,说明是酸性岩； 如果有大量橄榄石存在,则表明是超基性岩； 如果只有微量或根本没有石英和橄榄石,则属中性岩或基性岩。假如岩石中以正长石为主,同时所含石英又很多,就可判定是酸性岩； 倘若以斜长石为主,暗色矿物又多为角闪石,属于中性岩；