砂岩单轴压缩试验P波速度层析成像及声发射特性研究

深部矿井开采极易诱发矿柱型岩爆，矿柱型岩爆严重威胁着矿山的安全高效开采，为探究矿柱型岩爆破坏机制和前兆信息，选用自贡红砂岩进行单轴压缩试验，并采用主动超声和被动声发射对破裂过程进行监测，联合主动超声与被动声发射监测数据对波速进行层析成像反演，分析试样破裂过程中波速演化规律。研究结果表明：砂岩试样在加载过程中速度模型呈现高度非均质性，在加载过程中会出现低速区，且声发射事件集中出现在低速区内部；P波速度离散度可反映全局波速变化特征，在峰值附近变化剧烈，随荷载增加P波速度离散度持续增大；声发射事件在峰前、峰后定位结果相差较大，峰前阶段声发射事件随机分布，峰后阶段声发射事件定位结果集中。此外，研究发现选用均质速度模型进行声发射事件定位会增大定位误差，试样最终失稳前b值的降低表明试样大尺度裂纹活动加剧，导致岩石非均质性增大，也间接证明了采用非均质速度模型进行声发射震源定位的必要性。该研究结果可用于现场矿柱稳定性监测，定期反演获得矿柱波速变化为矿柱型岩爆提供先兆预警信息。