Page 82 - 《应用声学）》2023年第5期

974 2023 年 9 月

表 1 试验岩样规格
Tabel 1 Test rock sample specifications
试样编号 岩性 形状 尺寸/mm 两端面不平行度 加载方式 加载速率 /(mm·s −1 )
G15 红砂岩 圆柱体 49.98 × 100.04 位移加载 0.002
< 0.05 mm
R10 红砂岩 圆柱体 50.01 × 100.02 位移加载 0.002

多传感器集合成的应力应变采集系统包含测
量垂直液压缸活塞杆的行程传感器、两种测量垂直
液压缸输出力的力传感器、测量试件轴向变形轴向
位移传感器。声发射传感器放置在试件中部轴线位
置，试件和传感器接触部位采用真空脂作为耦合剂，
最后采用透明胶布进行固定，传感器布局如图 3 所
示。1000 kN力传感器置于液压缸内；轴向位移传感

(a) G15ࡸನ (b) R10ࡸನ 器放置在传感器夹持器上，与上压头表面相互接触。
图 1 不同红砂岩试验岩样 各传感器量程范围赫尔精度如表2所示。
Fig. 1 Different red sandstone test samples
2.2 试验装置与参数设置
试验采用 RMT-150C 型加载系统，该加载系统
在刚度、静态特性和动态特性方面具有优势。伺服
控制系统由液压动力源提供稳定输出，可通过行
程、位移、荷载以及不同组合形式、不同加载速率
的控制方式，实现单轴、三轴、间接拉伸及剪切试
验等多种试验。控制模式采用位移加载，加载速率
0.002 mm/s，力终点 200 kN，力极限 250 kN，位移
图 3 声发射传感器布局
终点2 mm，位移极限2.5 mm。本次实验加载如图2 Fig. 3 Acoustic emission sensor layout
所示。
2.3 红砂岩破裂全过程的应力-应变特征分析
红砂岩失稳过程中垂直力和垂直形变随时间
变化的数据保存在 RMT-150C 型岩石力学试验系
统中，通过式 (9) 可计算红砂岩破裂失稳过程的应
力值和应变值随时间变化的关系：

σ = F/S, (9)

式(9)中，σ 为应力，MPa；F 为垂直力，kN；S 为横截
面积，mm 。
2
图 2 RMT-150C 型岩石力学试验系统 根据式 (9) 绘制单轴压缩试验下红砂岩 R10 和
Fig. 2 RMT-150C rock mechanics test system G15的应力-应变曲线如图4所示。

表 2 应力应变采集传感器性能参数
Tabel 2 Stress and strain acquisition sensor performance parameters

传感器类型 行程传感器 小力传感器 大力传感器 轴向位移传感器
量程 0 ∼ 50 mm 0 ∼ 100 kN 0 ∼ 1000 kN 0 ∼ 5 mm
精度 3‰F.S 3‰F.S 5‰F.S 1.5‰F.S