依据对具有较高微裂纹密度的筑波花岗岩和极低微裂纹密度的花岗斑岩2种极端的岩石标本、在等应力速率的快速加载(约6MPa/min)和蠕变加载(轴向应力保持在约95%破坏强度)2个极端的加载条件下的实验结果,讨论了预存微裂纹密度与加载速度对多晶质结晶岩变形破坏过程的影响。实验中利用高速多通道声发射波形数字记录系统(每秒可记录多达5000个声发射事件的32通道波形),获得了岩石标本破坏前微破裂活动的详细时空分布数据。声发射的发生率、震级-频度关系中的b值及震源的空间分布揭示出岩石变形破坏过程中微破裂活动具有3个典型阶段:初期阶段、第2阶段和成核阶段。尤其是在成核阶段,还观测到发生率和b值有大幅度前兆性起伏。一般而言,在相同加载条件下预存微破裂密度越高,或对同一岩石加载速度越慢,对应的断层成核过程就越长,因此最终破坏的可预报性也越高。为了进一步探讨微破裂活动的阶段性特征及其物理本质,还利用亚临界破裂扩展模型对声发射数据进行了理论分析。

利用一套最新型的全波形、宽动态声发射观测系统,对两种不同构造的花岗岩在三轴压缩变形实验中的声发射活动进行了对比研究。二者在声发射空间分布,声发射与体积扩容的对应关系,声发射频谱特征及频度能级统计参数等方面均有明显差异。这表明,岩石构造对声发射的基本统计特征有显着的控制作用。其原因在于岩石构造的差异造成变形方式和变形过程的不同。

本文介绍稻田花岗岩(Inada granite,即粗晶花岗闪长岩)在三轴压缩变形条件下,声发射活动空间分布特征的实验研究结果。研究表明,声发射空间分布具有明显的自相似结构,其分维维数为2.1—2.3,明显低于大岛花岗岩(Oshima granite,即细晶花岗闪长岩)在相似变形条件下的结果,后者为2.7左右。粗晶花岗岩声发射分布还具多分形特征,其拐点为岩石平均颗粒粒度R_c(=5mm),在大于R_c的尺度内的分维D_l和小于R_c尺度的分维D_s各自具有不同的动态变化关系。作者指出,D_s,D_l的大小表示各自尺度内应力场非均匀变化。