岩石单轴声发射及能量耗散特征颗粒流模拟研究

基于石膏岩室内单轴声发射试验,结合PFC2D颗粒流模拟,分析了单轴压缩下岩石声发射演化特征,从空间角度反演了微裂纹萌生、汇集到破坏的过程,同时对渐进破坏过程的能量变化进行分析.研究结果表明:岩石颗粒流细观参数对宏观参数的显著性影响各不相同,利用正交试验及回归分析可量化宏细观参数关系;单轴压缩过程中,声发射事件在峰后阶段大量产生,发展过程可依次划分为无损期、平静期、增长期和陡增期,声发射事件陡增期存在沉寂期,可作为岩石破坏的前兆判据;岩石模型内部最先出现张拉裂纹,峰前阶段内部裂纹随机产生,汇集性并不明显,宏观破裂面形成于峰后阶段,且破裂面附近富集大量拉伸裂纹;岩石内部能量在峰前阶段以弹性能储存为主,峰后应变能大量释放,耗散能急剧增加,能量耗散比呈"N"形变化;基于声发射试验结果所得本构模型更适用于描述离散元单轴压缩过程中的应力应变关系.