煤炭学报

作者：金解放, 赵康艳, 黄方博, 王宇, 方立兴,

关键词：深部高水压, 岩石声波传播, 声波波速, 首波幅值, 首波能量,

地下工程岩体普遍处于水压力和地应力环境中，水压力和地应力共同控制着岩石的物理力学特性，研究高水压和高应力对岩石声波传播的影响特性，有利于揭示深部岩体工程开挖时围岩损伤演化、动态力学响应以及水压力和地应力的反演。基于自主研发的高水压高应力岩石声波测试系统，设置多组水压力和轴向静应力等级用于模拟地下水压力和地应力环境，对红砂岩和石灰岩进行声波传播试验。选取岩石声波首波波形，研究岩石声波波速、首波幅值和能量随水压力和轴向静应力的变化关系，构建岩石声学参数的演化经验模型。研究结果表明，当承受的轴向静应力确定时，红砂岩声波波速随水压力的增大呈先上升后下降的变化趋势，2者呈良好高斯函数关系，石灰岩声波波速随水压力的增加先快速升高后缓慢降低。当承受的水压力确定时，2种岩石声波波速随轴向静应力的增大均呈先增加后减小的变化趋势，红砂岩声波波速与轴向静应力呈高斯函数关系，且红砂岩声波波速变化显著，石灰岩变化较小。确定轴向静应力工况下，红砂岩首波幅值和能量随水压力的增加先平缓发展后快速降低，首波幅值与水压力呈指数函数的变化关系；石灰岩首波幅值和能量随水压力的增加先快速增加后平稳发展或略有降低。确定水压力工况下，红砂岩首波幅值和能量随轴向静应力的增加先升高后下降；石灰岩首波幅值和能量随轴向静应力的增大先快速上升后急剧减小。研究成果对深部高水压环境下岩体工程开挖围岩赋存状态表征、应力波传播以及邻近结构的稳定性分析提供理论基础。

来源：2024年第7期

《煤炭学报》期刊编辑部

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