在岩土工程建设中,经常遇到颗粒大小不同的岩石,而粒度不同的岩石,其峰值强度,抗压及抗变形能力等有很大的差异。因此研究粒度对岩石力学及声发射特性的影响对岩土工程有着非常重要的意义。本文通过收集不同粒度砂岩在单轴压缩破坏过程中的力学及声发射数据,并以时间为参考变量,得到力学与声发射参数之间的耦合关系,以研究粒度对砂岩在单轴压缩破坏过程的影响规律,并以此进一步揭示岩石破坏的微观机制;基于分形理论,对比研究砂岩变形破坏过程中分维值的变化规律,分析砂岩变形破坏过程中的损伤演化过程,并为岩石失稳破坏找到合理的前兆判据。主要研究内容及结论如下:(1)根据砂岩的应力-应变曲线,可以将砂岩的破坏过程分为四个阶段:压密阶段、弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段。粒度越大,砂岩的弹性阶段持续时间越长,岩石内部集聚的弹性势能也越多,越容易发生岩石破坏现象。粒度对砂岩的宏观破坏形式影响不大,均为单斜面剪切破坏。但是随着粒度的增大,破裂面上的滑痕显现出明显的滑移方向,表明粒度越大,破裂面之间的接触力也越大,越表现出塑性滑移特征。粒度对砂岩的力学特性影响非常明显,粒度越大,砂岩的抗压强度和弹性模量都越大,而弹性应变呈下降趋势。这表明,相同条件下,粒度增大,能够增大砂岩的抗压强度、抗变形能力。(2)单轴压缩条件下,砂岩的声发射可以明显的分成三个阶段:初始压密期、平静期和爆发期。粒度对初始压密期和平静期的影响不大,但是对爆发期的影响非常大,粒度越大,砂岩在爆发期的声发射活动越剧烈,破坏越大。通过砂岩的累计振铃计数曲线,可以发现砂岩裂纹扩展的应力门槛值—损伤强度cd?约为峰值强度87%。砂岩在单轴压缩破坏过程是张剪混合裂纹,但主要以剪切破坏为主,仅在破坏阶段产生了少量张拉破坏。并且对比可以发现,随着粒度的增大,砂岩在爆发期的高声发射RA值明显增多,且峰值也越大,这说明粒度越大,砂岩在破坏中越容易产生张拉破坏。三种粒度条件下,声发射RA值都在岩石发生主破裂前有一个突然的增大,并达到峰值,此后岩石发生宏观破裂,可以看出声发射RA值的突然增大预示着破坏即将产生,因此可以将声发射RA值的陡增作为砂岩破坏的前兆信息。(3)砂岩声发射振铃计数在时域上具有自相似特征,具有分形特征,其分形特征演化模式为:上升-突降。砂岩内部在加载初期,形成大量小的剪切裂纹,这些裂纹在初期无序发展,此时分形维数逐渐上升,并达到峰值,随着裂纹的扩展,裂纹之间相互融合贯通,形成破裂面,此时分形维数发生突降,说明,岩石内部裂纹开始沿着破裂面有序发展,直至产生宏观裂纹,预示着岩石即将发生破坏,因此,可以将分形维数的首次突降作为岩体失稳破坏的前兆。粒度对砂岩声发射分形特征的整体变化趋势的影响并不是很大,但是在声发射平静期,粒度越大,关联维数的变化曲线越平缓,这说明粒度越大,砂岩在弹性阶段岩石内部的变化越平缓,内部裂纹的发育程度也比较低,外部荷载所做的功主要转化为弹性势能储存在岩石内部,而且,随着粒度的增大,砂岩声发射振铃计数的关联维数的峰值也有小幅增大,这说明粒度越大,砂岩的破坏越剧烈,释放的能量越大,越容易产生岩石破坏现象。