工程科学与技术   2020, Vol. 52 Issue (3): 107-114
弯曲加卸载下杂质盐岩断裂力学行为特征研究
刘建锋1,2, 丁国生2,3, 张强星1, 武志德2, 邓朝福1,4, 廖益林1, 罗敏1, 周志威1     
1. 四川大学 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,四川 成都 610065;
2. 中国石油天然气集团有限公司 油气地下储库工程重点实验室,河北 廊坊 065007;
3. 中国石油勘探开发研究院,河北 廊坊 065007;
4. 攀枝花市发展和改革委员会,四川 攀枝花 617000
基金项目: 国家自然科学基金项目(51874202);四川省青年基金(2017JQ0003);国家高端人才资助项目
摘要: 受储藏能源周期性注、采循环载荷作用影响,地下盐穴储气库围岩会产生拉伸循环疲劳损伤,甚至破坏。为研究拉伸循环荷载下杂质盐岩断裂力学行为及损伤演化规律,基于三点弯曲试验方法,利用四川大学MTS815岩石力学测试设备及3维声发射监测系统,开展了纯盐岩、含杂卤石盐岩及杂质盐岩拉伸加卸载及岩石损伤声发射监测试验。结果表明:1)杂卤石成分及泥质胶结提升了盐岩的韧性,纯盐岩的断裂韧度均值KIC=6.36 MPa·mm0.5,含杂卤石盐岩的断裂韧度较纯盐岩高43.08%,杂质盐岩的断裂韧度为纯盐岩的3.18倍。2)杂质导致盐岩脆性提高,纯盐岩声发射事件覆盖区域远大于含杂卤石盐岩及杂质盐岩;三点弯曲加卸载下岩石内部声发射事件由切槽尖端逐渐向荷载点扩散,直至岩石完全断裂。3)盐岩损伤程度随循环次数增长逐渐提高,但增长速度逐渐降低,损伤变量与切槽张开度符合指数函数关系,损伤变量–张开度曲线拐点对于研究岩石失稳倾向性具有一定的预测效果。4)声发射参数rc值能够反映盐岩弯曲加卸载破坏全过程中主裂纹与微裂纹的发展趋势。峰后残余阶段纯盐岩及含杂卤石盐岩rc曲线持续上升,微裂隙稳定发展;杂质盐岩表现出更强的脆性,峰后残余阶段其rc曲线表现出与纯盐岩及含杂卤石盐岩相反的变化趋势。
关键词: 盐岩    弯曲加卸载    断裂韧度    声发射技术    岩石失稳    
Investigation on Fracture Mechanical Behavior of Salt Rock With Impurities Under Bending Loading-unloading Conditions
LIU Jianfeng1,2, DING Guosheng2,3, ZHANG Qiangxing1, WU Zhide2, DENG Chaofu1,4, LIAO Yilin1, LUO Min1, ZHOU Zhiwei1     
1. State Key Lab. of Hydraulic and Mountain River Eng., Sichuan Univ., Chengdu 610065, China;
2. CNPC Key Lab. of Oil and Gas Underground Storage Eng., Langfang 065007, China;
3. Research Inst. of Petroleum Exploration & Development, Langfang 065007, China;
4. Panzhihua Development and Reform Commission, Panzhihua 617000, China
Abstract: Affected by the cyclic injection and production loads of stored energy, the surrounding rock of underground salt cavern gas storage will produce tensile cyclic fatigue damage or even damage. To investigate the fracture mechanical behavior and damage evolution law of salt rock with impurities under tensile cyclic loads, three-point bending loading and unloading tests and rock damage acoustic emission monitoring tests of pure salt rock, halogen bearing salt rock and salt rock with impurities were carried out, using the MTS815 rock mechanics testing system and three-dimensional acoustic emission monitoring system. The results showed that: 1) the toughness of salt rocks was enhanced by the bonding of heterogenite and shale. The mean fracture toughness of pure salt rocks under three-point bending and unloading was 6.36 MPa·mm0.5. The fracture toughness of heterogenite salt rocks was 43.08% higher than that of pure salt rocks, and the fracture toughness of impurity salt rocks was 3.18 times higher than that of pure salt rocks. 2) Impurities led to the improvement of brittleness of salt rock, the area covered by the acoustic emission events of pure salt rock was larger than that of heterogenite salt rock and rock salt with impurities. Under three-point bending loading and unloading, acoustic emission events in the rock gradually spread from the groove tip to the load point until the rock was completely fractured. 3) The degree of salt rock damage increased gradually with the increase of cycle times, while the growth rate gradually decreased. The damage variable and groove opening had an exponential function relationship. The inflection point of the curve of damage variable-opening degree had a prediction effect on the study of rock instability tendency. 4) The rc value of AE parameter reflected the evolution trend of main cracks and microcracks in the whole failure process of salt rock bending loading and unloading. In the residual stage after peak, the rc curve of pure salt rock and heterogenite salt rock continued to rise, and the microcracks developed steadily. The impurity salt rocks showed stronger brittleness, and the rc curve of the residual post-peak stage showed the opposite changing trend to that of the pure salt rocks and the hetero halite salt rocks.
Key words: salt rock    bending loading and unloading    fracture toughness    acoustic emission technology    rock instability    

中国地下盐岩层具有富含夹层、杂质类型多、层理结构复杂的特点,其力学参数、变形特征等与国外盐岩具有很大的差异,研究中国杂质盐岩在荷载作用下的断裂力学行为对储气库的建设与长期运营具有非常重要的意义[1-2]

大量研究表明,盐岩内部结构致密、渗透率极低,且自愈合能力强,因此具有良好的储气库建设潜力;同时,盐岩作为一种典型软岩,具有强度低、塑性变形大及流变特性显著等特点[3-4],给工程建设带来极大的挑战。目前,国内外积极展开了盐岩的单轴、三轴、拉伸及长期强度试验研究,并得到了较为丰富的成果[5-6],但目前对于盐岩在拉伸条件下的断裂力学行为特性研究仍较少。断裂韧度是表征岩石在荷载作用下抵抗裂纹发展能力的重要指标,通过三点弯曲试验研究岩石断裂行为已得到广泛应用[7-8]。已有的试验结果表明:盐岩的抗断裂能力较差,纯盐岩的断裂韧度为4.30 MPa·mm0.5;杂质的存在大幅提高了岩石的抗断裂能力,含杂卤石盐岩及云南乔后杂质盐岩的断裂韧度分别为7.87、7.84 MPa·mm0.5,但仍然远小于花岗岩(63.20 MPa·mm0.5)、灰岩(25.60 MPa·mm0.5)及大理岩(59.10 MPa·mm0.5)等岩石[9-10],但由于中国盐岩地层含杂质成分较多,且上述研究并未对处于中国杂质盐岩地层储气库注、采工况下的拉伸循环影响展开研究。

外力作用下,岩石内部裂纹的生长、发展及延伸过程常伴随着声信号的释放。岩石3维声发射信号特征能够反映岩石内部裂纹与损伤的演化规律,对岩石失稳破坏预测具有重要意义[11-12]。三点弯曲荷载下,岩石的声发射信号主要特征为沿切槽尖端向加载点扩散,且声发射特征参数r值整体呈先升高后降低的趋势,这表明裂纹是由缺口逐渐向加载点发展、延伸,并由微观裂纹逐渐形成宏观裂纹[13]。进一步地,赵奎等[14]基于不同粒径类岩石材料声发射试验结果指出,声发射关联维数D值的变化反映了类岩石材料裂纹生长扩展的无序性,且D值的最低点可作为岩石主破裂前兆点对岩石失稳进行预测。

作者首先开展室内纯盐岩、含杂卤石盐岩及杂质盐岩三点弯曲加卸载试验,旨在结合国外纯盐岩及含杂卤石盐岩试验结果深入研究中国杂质盐岩在弯曲荷载作用下的断裂力学行为特性;然后,根据3维声发射监测结果对盐岩弯曲破坏过程中损伤演化规律进行讨论,并基于耗散能理论及声发射参数rc值对岩石弯曲裂纹发展及失稳破坏展开深入探讨。通过深入研究杂质盐岩在外部荷载作用下的断裂力学行为特征,获得了循环加卸载作用下中国杂质盐岩的基本力学参数,并进一步分析了循环荷载下盐岩内部损伤演化方式与裂纹扩散特征,可为盐穴储气库在后期压缩气体注、采工况下的安全性分析提供参考,对中国能源储气库长期安全运营评价具有借鉴意义。

1 试样制备与试验方案 1.1 试样制备

试验研究对象为纯盐岩、含杂卤石盐岩及杂质盐岩,其中:含杂卤石盐岩的主要杂质成分为杂卤石,是一种可溶性钾盐;杂质盐岩主要杂质成分为泥岩。纯盐岩及含杂卤石盐岩三点弯曲试样按照美国材料与测试协会ASTM试验规程中单边直裂纹三点弯曲梁试样制备标准,精加工为长200 mm、宽100 mm、高50 mm的标准试样,且试样切槽高15.0 mm、宽1.5 mm。受取样条件限制,杂质盐岩钻孔取样为直径为90 mm的圆柱形试样,难以加工为方形试样以进行三点弯曲试验。根据《水利水电工程岩石试验规程》(SL264—2001)[15]建议试验方法,采用“V”型切槽预制裂缝三点弯曲圆柱形试样进行三点弯曲加卸载试验。杂质盐岩试样长400 mm、直径90 mm,“V”型切槽尖端深度10.0 mm、宽1.5 mm。纯盐岩、含杂卤石盐岩及杂质盐岩试样如图1所示;进一步对盐岩试样进行XRD成分检测,不同类型盐岩XRD成分检测图及主要成分如图1所示。由图1可知:纯盐岩的纯度极高,含盐量达到99%以上;含杂卤石盐岩中杂卤石(可溶性钾、镁盐)的含量达到30%;杂质盐岩中含有大量泥岩杂质成分,杂质成分达到43%。

图1 盐岩试样及XRD检测结果 Fig. 1 Salt rock specimen and XRD test results

1.2 试验设计与原理

利用四川大学MTS 815岩石力学试验系统进行盐岩三点弯曲加卸载全过程试验,设备最大轴向荷载为4 600 kN;由于盐岩单轴拉伸强度较小,试验选用荷载传感器量程为2.5 kN。切槽张开度及竖向位移分别采用CMOD传感器及2个LVDT进行测量,其中,CMOD量程为0~10 mm,LVDT量程为–2.50~2.50 mm。配合使用PCI–Ⅱ型声发射3维定位系统,采用8个Micro30型声发射传感器实时监测岩样断裂过程,声发射前置放大器增益设为40 dB,事件触发门槛值为30 dB,具体布置如图2所示。上述试验设备及传感器精度均在0.5%以内。

图2 不同类型盐岩三点弯曲试验设计[10] Fig. 2 Test design of different types of rock salt under three-point bending[10]

根据相关文献及规范[15-16]可知,对于标准方形盐岩试样,其抗拉强度、断裂韧度计算方法见式(1)、(2):

$ {\sigma _{\rm{t}}} = \frac{{3{F_{{\rm{max}}}}S}}{{4b{{(h - a)}^2}}} $ (1)
$\begin{aligned}[b] {K_{{\text{Ⅰ}}\!\!{{\rm{C}}}}} =& \dfrac{{{F_{{\rm{max}}}}S}}{{b{h^{3/2}}}}\left[ 2.9{\left( {\dfrac{a}{h}} \right)^{1/2}} \!-\! 4.6{\left( {\dfrac{a}{h}} \right)^{3/2}} \!+\! 21.8{\left( {\dfrac{a}{h}} \right)^{5/2}}\!-\! \right.\\ &\left.37.6{\left( {\dfrac{a}{h}} \right)^{7/2}} + 38.7{\left( {\dfrac{a}{h}} \right)^{9/2}} \right]\end{aligned} $ (2)

式中: ${\sigma _{\rm{t}}} $ 为抗拉强度,Pa;b为试样宽度,m;h为试样高度,m;S为支座跨径,m;a为切槽深度,m;Fmax为岩石三点弯曲峰值荷载,N。

对于圆柱形盐岩试样,其抗拉强度、断裂韧度计算方法见式(3)、(4):

$ {\sigma _{\rm{t}}} = \frac{{{F_{{\rm{max}}}}Sh}}{{7{I_{\textit{z}}}}} $ (3)
$ {K_{{\text{Ⅰ}}\!\!{{\rm{C}}}}} = \frac{S}{b}\left[ {1.84 + 7.15\frac{a}{b} + 9.85{{\left( {\frac{a}{b}} \right)}^2}} \right]\frac{{{F_{\max }}}}{{{D^{3/2}}}} $ (4)

式中:Fmax为岩石弯曲峰值荷载,N; $ {I_{\textit{z}}} $ 为该截面的惯性矩,取 $ {I_{\textit{z}}} $ = 2 836 956 mm4h为“V”型等腰直角三角形的高,m;b为直径,m;a为“V”型切槽口尖端深度,m。

上述两种盐岩三点弯曲试验方法分别针对方形试样与圆柱形试样,采用的试验方法相同,其差别为计算破坏应力、断裂韧性采用的公式不同。

试验中,采用手动控制模式进行加卸载,并保持与声发射监测同步。卸载点为盐岩近峰值应力点,直至盐岩峰值破坏,峰后每级加载至荷载跌落并趋于稳定时停止;卸载下限为100 N。根据相关规范,试验全程由切口张开位移CMOD控制,加、卸载速率均为5×10–4 mm/s,直至试样F–CMOD曲线趋近水平即终止试验。针对3种盐岩各开展3组试验,编号为:CY–1~3(纯盐岩)、ZY–1~3(含杂卤石盐岩)、S–1~3(杂质盐岩)。

2 试验结果分析 2.1 力学特性

图3为三点弯曲加卸载试验下3种盐岩变形破坏全过程F–CMOD曲线,限于篇幅,仅给出典型试样CY–1、ZY–1及S–2的试验结果。

图3 盐岩荷载–张开度曲线 Fig. 3 F–CMOD curves of salt rock

图3可知,卸载后再加载曲线仍沿原来的单调加载曲线上升,盐岩的加卸载过程具有记忆效应。不同类型盐岩F–CMOD曲线具有相似的变化特征,且其外包络线与盐岩常规三点弯曲试验结果一致,但强度有所降低[9]。荷载–变形曲线可划分为3个发展阶段,即线弹性阶段、屈服阶段及峰后残余阶段,但不同类型盐岩变形性质存在一定的差异。

1)线弹性阶段。盐岩在线弹性阶段加载曲线与卸载曲线基本重合,由荷载造成的非弹性变形较小,盐岩内部裂隙发展程度低。由图3可知:3种盐岩的线弹性阶段斜率存在明显差异,屈服点荷载分别为0.60、0.85及1.38 kN;纯盐岩与含杂卤石对应CMOD变形约为0.02 mm,杂质盐岩对应变形则更小。由此可见,纯盐岩试样较含杂卤石盐岩试样刚度明显较小,杂质盐岩的刚度最大。

2)屈服阶段。随着循环荷载水平的提升,盐岩试样进入屈服阶段,盐岩内部微裂纹快速发展、延伸,加卸载所产生的非弹性变形逐渐增大,直至达到荷载峰值。由图3可知:纯盐岩的峰值荷载Fmax=0.89 kN;受盐岩内部杂质成分影响,含杂卤石盐岩峰值荷载较纯盐岩高出约43.08%,杂质盐岩峰值荷载最高,为纯盐岩的2.28倍。这表明杂质的存在提高了盐岩的刚度,导致其峰值拉荷载增大。

3)峰后残余阶段。当荷载超过峰值后,盐岩试样未发生突然断裂,仍然具有一定的承载能力。随着弯曲加卸载的持续作用,3种类型盐岩试样的承载能力均表现出线性下降趋势,承载能力不断降低。

根据式(1)~(4)对弯曲加卸载后3种盐岩断裂力学行为指标进行计算,得到岩石的断裂韧度 ${K_{{\text{Ⅰ}}\!\!{{\rm{C}}}}} $ 表1所示。由表1可知,杂质盐岩抗拉强度与断裂韧度最高,含杂卤石盐岩次之,纯盐岩最低。

表1 盐岩抗拉强度及断裂韧度 Tab. 1 Tensile strength and fracture toughness of salt rock

2.2 声发射特征

图4为3种盐岩弯曲变形破坏过程中荷载及声发射振铃计数随时间的变化。由图4可知:纯盐岩与含杂卤石盐岩在峰前加载过程中声发射振铃计数较少,在峰后残余阶段声发射信号活跃度迅速提高,并在破坏点集聚产生,出现声发射试件突变点,对应盐岩形成贯通性断裂面,盐岩完全断裂;杂质盐岩的声发射信号在发生断裂前一直处于较为平稳的发展状态,而当形成宏观断裂面时同样会出现声发射突变点,且相较于纯盐岩及含杂卤石盐岩声发射增长更剧烈。这表明杂质存在造成盐岩向脆性岩石发展,破坏过程更加突然。

图4 盐岩声发射振铃计数 Fig. 4 Acoustic emission ringing counts of salt rock

选取盐岩弯曲变形不同阶段对应点开展声发射时空演化特征分析,得出试样在试验开始、屈服起始点、峰值点、突变点及完全拉伸破坏后声发射时空演化规律如图5所示。由图5可知,含杂卤石盐岩及杂质盐岩的声发射信号出现较为集中,而纯盐岩由中轴线向两边呈发散性分布。分析认为:纯盐岩裂纹扩展时,塑性区更大,存在较多的微裂纹扩展;由于杂质弱化了塑性变形能力,提高了盐岩脆性程度,因而含杂卤石盐岩及杂质盐岩裂纹扩展塑性区较小,这也与盐岩三点弯曲加卸载破坏特征相对应。

图5 盐岩声发射时空演化 Fig. 5 Spatial-temporal evolution of salt rock acoustic emission

峰后阶段盐岩内部裂纹稳定扩张、发展,主裂纹之间相互连接直至贯通,岩样产生宏观断裂面。峰后纯盐岩的曲线下降斜率明显低于含杂卤石盐岩与杂质盐岩,表明纯盐岩试样在峰后断裂发展更加缓慢,而杂质导致岩样的脆性被增强,断裂过程变得更加急剧。在弯曲循环加、卸载过程中,AE事件数开始大幅度增长,且分布密度不断增加,并不断垂直向试样的上端部稳定发展,致使破裂面垂直向上发展。此阶段由于新生微裂隙的增加和已有裂隙在破裂面附近的发展,导致宏观破裂扩大其伸展范围和规模。岩样开始出现宏观破裂,随着加卸载循环的继续进行,该破裂面不断向左右两侧发展并向上部扩张,声发射事件表现出“倒三角”的形态。这一阶段是岩样破坏的主要阶段,裂纹稳定扩张,在F–CMOD曲线中每次加卸载的峰值与张开度存在线性下降的规律。含杂卤石盐岩及杂质盐岩的声发射定位点的增加量要大于纯盐岩,表明这一阶段含杂卤石盐岩及杂质盐岩的裂纹发展要比纯盐岩剧烈。

声发射突变点后,岩石开始产生宏观剪切裂纹,此后宏观裂纹几乎贯穿整个断面。可以看出,AE事件的3维分布特征与岩石的破裂形态具有很好的一致性。

3 弯曲拉伸失稳预测

岩石弯曲加卸载变形破坏过程中,外力作功主要转化为储存在岩石内部的弹性能Ue及内部损伤导致岩石破坏而消耗的耗散能Ud,弹性能Ue在卸载过程中得到释放[17]。此外,加载滞后效应[18]导致加载过程中卸荷点A与最大位移点B并不一致,开始卸荷后岩石在力的作用下依旧会产生小幅度正向变形,此阶段机器输入正功,故可得出典型循环加卸载作用下单次加卸载荷载–位移曲线如图6所示。

图6 单次加卸载能量耗散特征 Fig. 6 Energy dissipation characteristics of single loading and unloading

根据图6所示基本原理,以单次循环加卸载为研究对象,得出不同循环次数下盐岩总输入能量U0、耗散能Ud及弹性能Ue。根据文献[19]中基于耗散能理论所提出的损伤定义,以及损伤变量计算方法(式(5)),盐岩在弯曲加卸载过程中损伤计算结果见图7

图7 盐岩损伤–开口度关系 Fig. 7 Relationship between damage and crack mouth opening displacement of salt rock

$D = \sum\limits_{i = 1}^n {{U_{\rm{d}}}_i} /{U_{0i}}$ (5)

盐岩损伤–张开度曲线具有明显的阶段特征,以损伤–张开度曲线拐点为界限,可划分为损伤快速发展阶段与损伤缓慢发展阶段,且与盐岩三点弯曲荷载–张开度曲线存在较好的对应关系。

1)损伤快速发展阶段。峰前阶段,由于盐岩性质较软弱,其弹性极限荷载较低,因此第1级荷载下即发生一定程度的损伤;随着荷载水平的提升,损伤随张开度增大接近呈线性增长关系,这表明在此阶段盐岩内部裂隙稳定发展,岩石损伤程度不断提高,而盐岩属于软岩,其宏观裂纹的形成较为平缓,因此在峰值附近并未出现损伤变量值的突变。

2)损伤缓慢发展阶段。峰后残余阶段,盐岩三点弯曲主裂纹基本形成,此阶段损伤的发展主要是由于沿主裂纹的微裂纹生长与延伸作用,直至主裂纹相互贯通形成宏观大裂纹,岩石完全破坏。

基于上述分析可知,盐岩损伤与内部裂纹发展之间密切相关,损伤变量–张开度曲线拐点可作为盐岩拉伸失稳破坏的预测点,且均在张开度为0.2 mm左右。随着变形的不断增长,盐岩损伤程度不断升高,但损伤发展速率不断降低。根据试验结果建立起损伤变量与张开度之间的关系,拟合结果如图7所示,线性相关性良好,相关系数R2=0.999 2、0.999 0、0.998 3。损伤变量D与开口度CMOD之间的基本关系符合式(6):

$D{\rm{ = }}m(1 - {{\rm{e}}^ - }^{n{\rm{CMOD}}})$ (6)

文献[13]指出,在岩石损伤破坏过程中,岩石声发射累计撞击数与累计能量比值r能反映试件加载中内部能量的聚集程度。r值的增加表明低能量聚集度上升,微裂隙稳定发展;r值的降低表明高能量事件发生,宏观裂隙孕育发展。试验过程中撞击事件不仅包括岩石内部破裂的产生,还存在部分外界噪音信号,为有效排除外界噪声对试验成果的影响,对30 dB以下信号进行筛选,引入有效声发射信号累计振铃计数与累计能量比值rc值,并深入探讨rc随时间及荷载的变化趋势,结果如图8所示。

图8 盐岩rc值变化曲线 Fig. 8 Variation curves of rc values of salt rock

在三点弯曲加卸载作用下,第1级荷载下rc值随荷载增加呈现快速下降趋势,这表明盐岩在第1级荷载的作用下迅速产生高能量声发射事件,盐岩内部产生大量主裂隙;随着荷载水平的不断提高,盐岩的损伤模式由主裂隙的快速发展转为沿主裂隙的微裂纹的生长、发展与贯通,直至微观裂纹相互贯通形成更大的裂隙。因此,在循环加卸载的作用下,rc出现反复波动状态;但从整体趋势看,峰值破坏前声发射rc值呈下降状态。

峰后残余阶段,盐岩rc值处于较稳定状态,这表明盐岩内部裂纹稳定发展。进一步观察到,杂质盐岩声发射rc值表现出与纯盐岩、含杂卤石盐岩相反的变化趋势:在弯曲加卸载作用下,杂质盐岩rc值持续降低,而纯盐岩与含杂卤石盐岩rc值持续升高,且纯盐岩的升高趋势更加明显。分析认为,峰后阶段纯盐岩及含杂卤石盐岩的裂纹发育更倾向于微裂隙沿主裂纹的稳定发展,而泥质胶结大幅度提高了含盐泥岩的脆性,峰后阶段更倾向于大裂纹的持续形成。

4 结 论

1)与常规弯曲试验结果类似,3种盐岩拉伸加卸载曲线均存在线性拉伸、屈服及峰后残余阶段。含杂卤石及杂质的存在提高了盐岩的拉伸强度与断裂韧性,纯盐岩、含杂卤石盐岩、杂质盐岩的平均抗拉强度分别为0.90、1.29及1.63 MPa,平均断裂韧度分别为6.36、9.10及20.28 MPa·mm0.5

2)杂卤石及含泥杂质提高了盐岩的脆性,纯盐岩弯曲破坏后声发射试件产生覆盖区域远大于含杂卤石盐岩及杂质盐岩;弯曲破坏后,纯盐岩声发射累计振铃计数为293.16×103次,含杂卤石盐岩相比提升42.40%,杂质盐岩累计振铃计数为纯盐岩的3.08倍。

3)盐岩拉伸损伤与张开度之间有较好的指数型关系。弯曲加卸载损伤变量–张开度曲线从线性阶段过渡到上凸曲线阶段存在某拐点;该拐点表征盐岩内部主裂隙已基本形成,损伤发展逐渐减缓,此后随时可能发生破坏,可作为盐岩弯曲失稳破坏的预测点。

4)引入声发射rc值探讨盐岩损伤破坏过程中裂纹的发展趋势,声发射rc值的变化规律能够较好地反映盐岩弯曲加卸载破坏全过程中主裂纹与微裂纹的发展趋势。

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