岩石裂纹扩展微观机制声发射定量反演

发布时间：2022-01-20 03:16

　　岩石受载内部微裂纹扩展及其震源机制反演有助于认识宏观裂纹扩展过程的非线性断裂力学行为.借助声发射监测手段,本文建立了仅涉及微裂纹张开/闭合和剪切滑移的位移不连续震源模型,通过各位置处传感器耦合质量标定及点源远场P波矩张量反演获得了含预制裂纹砂岩受载过程的震源机制解及时变响应特征,在全局坐标系下分析了微裂纹的三种断裂力学行为.结果表明:在位移不连续模型中,震源矩张量特征值与试样泊松比之间必须满足特定约束条件,该约束条件下的优化问题可采用拉格朗日乘子和Levenberg-Marquardt迭代法求解;受载砂岩裂纹扩展过程中,声发射震源以剪切滑移机制占优,微裂纹空间取向及运动方向与试样宏观主裂纹夹角平均值分别为40.9°和17.7°;对微裂纹体积分解表明岩体微观破裂机制以沿X方向Ⅰ型张开为主,而沿Y方向的Ⅱ型断裂滑移方向与试样全局变形方向相一致,由于试样内部晶粒分布非均质性造成了少量沿Z方向的Ⅲ型平面外微裂纹滑移行为;受载砂岩裂纹扩展过程中微裂纹模式角与震源极性值变化趋势一致、利用震源震级评估的局部应力降值与实验观测结果相吻合,这两者均表明了位移不连续模型在震源机制定量反演中的适用性. 

【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(07)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：17 页

【部分图文】：

声发射到时确定及其不同方法对比

典型声发射波形及其P波到时与起跳幅值确定

根据声发射P波到时数据，采用单纯形定位稳健算法对声发射源进行定位．在FS-0.15-2试样实验中共记录到6455个声发射事件，其中2198个事件被定位．为了定量评价定位事件的精度，本文定义并计算各个事件定位误差（式（7）），其分布如图5e所示．其中90%以上定位事件的误差在5mm以内，1149个（52.27%）事件定位精度在2.5 mm以内（其空间分布见图5(a—d））．这些定位事件密集区与裂纹扩展路径、试样破坏宏观主裂纹（图5f）相吻合，这表明了本文到时拾取及定位算法的可靠性．图5 FS-0.15-2试样声发射定位及破坏图

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3598070