Page 45 - 2023年第54卷第10期

图 ４ 块石粒径与断裂参数的关系

对断裂能的贡献，如图 ５所示。试件在断裂破坏整个过程消耗的断裂能 ［２５］ 可表示为：
Ｗ ＋ Ｗ １
０
Ｇ＝ （５）
ｆ
Ａ
ｌｉｇ
式中：Ｗ 为外荷载做功；Ｗ 为重力做功；Ａ 为断裂时试件断面面积。
０ １ ｌｉｇ
） × ｈ （６）
Ａ ＝ （Ｓ － α ０
ｌｉｇ
断裂能与块石粒径的关系如图 ６所示，可以看出断裂能随块石粒径的增大呈现递增趋势。与陈徐
东等 ［２６］ 结论一致。造成这一现象的原因有以下两点：（１）无块石试件发生脆性破坏，裂缝失稳扩展时
张口位移极小，因此所需消耗能量少。（ ２）预埋单块石试件中，随块石粒径的增大，单个微裂缝由直
线扩展转变为向一侧扩展，产生更多的集中裂缝，且绕过块石时裂缝增长，因此原裂缝的持续扩展及
新裂缝的产生使得所需消耗的能量增大，断裂能逐渐增加。

图 ５ 断裂能计算 图 ６ 块石粒径与断裂能关系

３．３ 断裂过程中的 ＡＥ振铃计数演化 随着荷载的增加，试件的断裂过程主要体现为微裂缝产生，宏
观裂缝扩展，及最后发生的断裂行为，本试验采用六通道声发射仪对断裂过程进行实时监测，得到了
如图 ７所示的 Ｆ － ＣＭＯＤ曲线与 ＡＥ振铃计数演变关系。
选取 ＡＥ振铃计数、累计 ＡＥ振铃计数进行了计数分析，并根据试样的破坏过程将其分为了三个
阶段 ［２７］ ，线弹性阶段命名为初始起裂阶段（ Ⅰ），非直线上升阶段命名为裂缝稳定扩展阶段（ Ⅱ），峰
后荷载下降阶段命名为裂缝失稳扩展阶段（ Ⅲ）。
无块石试件中，（ Ⅰ）初始起裂阶段（０＜Ｆ ≤Ｆ ）：试件处于线弹性阶段，微裂缝萌生，产生的 ＡＥ
Ｑ
信号极少，累计 ＡＥ振铃计数曲线增长极慢。（ Ⅱ）裂缝稳定扩展阶段（Ｆ ＜Ｆ ≤Ｆ ）：微裂缝从预制裂
Ｑ ｐｅａｋ
缝尖端沿直线向上扩展，宏观裂缝产生并快速扩展，ＡＥ信号逐渐增多，峰值荷载处产生密集而强烈
的 ＡＥ信号，采集到的最大 ＡＥ振铃计数为 ６２３，累计 ＡＥ振铃计数曲线快速上升。（ Ⅲ）裂缝失稳扩展

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