冻融作用下条带状磁铁石英岩破裂失稳过程裂纹演化特征试验研究

来源：黄金科学技术杂志2024年第6期北京时间：

作者：邵国梁, 夏冬, 贾淯斐, 李铸熙, 严加驹

单位： 华北理工大学矿业工程学院，河北 唐山 063210, 河北省矿业开发与安全技术重点实验室，河北 唐山 063210, 河北省矿区生态恢复产业技术研究院，河北 唐山 063210, 河北省矿山绿色智能开采技术创新中心，河北 唐山 063210, 东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110819

摘要：为探究冻融作用对条带状磁铁石英岩破裂失稳过程裂纹演化特征的影响规律，对冻融温度区间为-20~20 ℃、最长冻融周期为280次的岩石开展了力学与声发射试验研究。结果表明：单轴抗压强度和弹性模量自干燥状态时的200.93 MPa和21.67 GPa下降至冻融280次时的106.64 MPa和8.24 GPa；低冻融周期（冻融循环≤40次）作用下，岩样在裂纹演化过程中以拉伸裂纹为主、剪切裂纹为辅，裂纹破裂主要发生在微裂隙加速扩展阶段，该阶段中、高频信号的出现时间稍早于中、低频信号，且高频条带所对应的幅值较高；高冻融周期（冻融循环>40次）作用下，岩样裂纹演化同样以拉伸裂纹为主，但剪切裂纹占比低于低冻融周期岩样，随着冻融周期的增加，岩样裂纹总量呈降低趋势，在微裂隙加速扩展阶段，中、高频信号与中、低频信号基本上同时大量出现，岩样超高频信号所对应的幅值随着冻融周期的增加而降低；低冻融周期作用下，高能信号主要产生于微裂隙加速扩展阶段，而高冻融周期作用下，高能信号的分布较为分散，且岩样自身声发射能量跨度以及大能量声发射事件出现的概率相较低冻融周期岩样均有所下降。

关键词：条带状磁铁石英岩,冻融损伤,裂纹演化,声发射,抗压强度

基金资助：河北省科技厅重点研发项目“露天矿岩质边坡稳定性智能监测、评价与预警体系研究”(22375403D)