隧道砂岩破裂过程的电位信号研究

采矿与安全工程学报 ›› 2013, Vol. 30 ›› Issue (1): 112-117.

隧道砂岩破裂过程的电位信号研究

1．中国矿业大学安全工程学院，煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州 221116；
2．中国矿业大学应用技术学院，江苏徐州 221008

收稿日期:2012-02-15 出版日期:2013-01-15 发布日期:2013-01-17
作者简介:李忠辉(1978-)，男，河北省石家庄市人，博士，副教授，从事煤矿安全、煤岩物理力学特性、煤岩动力灾害监测方面的研究。 E-mail：leezhonghui@163.com Tel：0516-83884695
基金资助:
国家自然科学基金项目(40904028)；
教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-10-0768)；
全国博士学位论文作者专项资金项目(201055)；
江苏省“青蓝工程”项目；
中国矿业大学青年科研基金项目(2009A060)；
中国矿业大学中央高校基本科研业务费专项资金项目(2011JQP06)

Electrical potential signals during rupture process of tunnel sandstone

Received:2012-02-15 Online:2013-01-15 Published:2013-01-17

摘要/Abstract

摘要： 研究了砂岩破裂过程的电位信号规律及其破坏的电位前兆特征，结果表明，砂岩在破裂过程中有电位信号产生，电位信号与试样的变形破裂呈现良好的对应关系；电位信号对加载初期的变形破坏及裂纹的生成比较敏感，声发射在初期比较平淡，在加载后期电位幅值略有降低，而声发射信号大量增加；在试样的加速变形过程中在应变峰值的70%~97%范围内有强脉冲电位信号出现，电位信号的峰前突增可以作为砂岩破坏的前兆特征。通过研究煤岩体破裂过程的电位信号变化规律，可以加深对岩石破裂微观过程的认识，为将来利用电位技术监测隧道岩体稳定性及隧道施工安全提供了基础性研究结果。

关键词: 砂岩, 破裂, 电位信号, 前兆特征, 声发射

Abstract: In this paper, the variation rules of electric potential signals during fracture process of tunnel sandstone and the precursor characteristics before rupture were studied. The results show that the electric potential signals will be generated in the fracture process of sandstone, and there is close corresponding relation between the electric potential signals and deformation and fracture of the samples. Meanwhile, the potential signals are more sensitive to the deformation and failure, and the propagation of cracks at the initial stage of loading, while the acoustic emission is fewness, and the potential amplitudes slightly reduce at the later stage of loading while the acoustic emissions increase abundantly. Within 70%~97% of the peak strain in the process of accelerating deformation, there will exit strong pulse potential signals, thus, the sharply increase of potential before strain peak can be used as the precursor characteristics of sandstone rupture. Through the study of variation rules of electric potential during rock failure, it can deepen our understanding in the rock micro-fracture process which may provide basic research results for monitoring tunnel rock mass stability and construction safety by using the electric potential technology.

Key words: sandstone, rupture；electric potential；precursor characteristics；acoustic emission

李忠辉, 王恩元, 宋晓艳. 隧道砂岩破裂过程的电位信号研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2013, 30(1): 112-117.

LI Zhong-Hui, WANG 恩Yuan, SONG Xiao-Yan. Electrical potential signals during rupture process of tunnel sandstone[J]. Journal of Mining & Safety Engineering, 2013, 30(1): 112-117.

[1]	何青源，李迎春，周保精，吴保杨，张晓悟，张帅. 静态压剪载荷下岩石力学特征研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(3): 586-593.
[2]	李元海，刘金杉，唐晓杰，杨硕，刘德柱. 考虑裂隙的含孔洞软岩体力学特性模拟分析[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(3): 594-603.
[3]	刘斌，赵毅鑫，张汉，袁耀. 单轴压缩及劈裂试验下煤的声发射特征研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(3): 613-621.
[4]	刘学生，宋世琳，范德源，范文昌，宁建国，王洪磊. 深部超大断面硐室群围岩变形破裂演化规律试验研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(1): 40-49.
[5]	陈绍杰，尹大伟，胡炳南，杨惠三，尹希文. 条带充填坚硬顶板与充填体组合系统力学特性试验研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(1): 110-117.
[6]	李巍，黄艳利，高华东，李俊孟，阮泽宇，宋天奇. 不同级配矸石侧限压缩过程声发射特征研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(1): 155-161.
[7]	辛恒奇，黄艳利，张卫清，吴来伟，欧阳神央，郭亚超，李俊孟. 侧限压缩条件下矸石变形破碎规律及声发射特征研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(1): 162-168.
[8]	王春来，廖泽锋，李长峰，陈增，石峰，李广永，李海涛. 花岗岩岩爆声发射时空熵值动态特征实验研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2019, 36(3): 626-633.
[9]	单鹏飞，来兴平，崔峰，曹建涛. 采动裂隙煤岩破裂能量耗散特性及机理[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(4): 834-842.
[10]	李化敏，王开林，李回贵，刘闯. 神东矿区弱胶结砂岩的力学及声发射特征研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(4): 843-851.
[11]	齐燕军，靖洪文，孟波，东兆星，刘大江. 卸压孔尺寸效应的模型试验研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(3): 538-.
[12]	舒龙勇，王凯，张浪，孙中学，郝晋伟，李宏艳. 突出煤体受载变形破坏声发射行为演化特征[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(3): 589-.
[13]	郁邦永，陈占清，戴玉伟，徐苗苗，魏建军. 饱和破碎砂岩压实过程中粒度分布及能量耗散[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(1): 197-204.
[14]	梁运培，李清淼，顾义磊，邹全乐，李全贵. 不同围压下页岩残余强度及破裂面特征的试验研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2017, 34(6): 1179-1185.
[15]	田文岭，杨圣奇，黄彦华. 不同围压下共面双裂隙脆性砂岩裂纹演化特性颗粒流模拟研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2017, 34(6): 1207-1215.