典型岩石单轴压缩变形及声发射特性试验研究

声发射是岩石在受力变形和破裂过程中的重要物理现象,也是反映岩石力学特性的一个直接参量.通过对某矿山矽卡岩、石英闪长岩、蛇纹岩和粉砂岩单轴应力-应变全过程变形特性和全过程声发射特征研究,并作了对应分析,结果表明岩石的变形速率与岩石声发射事件出现的频率有较好的对应性.     

单轴压缩下不同含水率红砂岩声发射特性试验研究

采用高低两种不同频率的声发射通道,对3种不同含水率的红砂岩进行单轴压缩声发射试验,分析了不同含水率下的红砂岩力学特性与声发射特性. 试验结果分析表明：随含水率增加,红砂岩峰值应变量呈下降趋势;两种不同的声发射通道中,随着含水率的增加,声发射振铃计数均减少,主要区别在于数量明显不同;同一种声发射通道中,含水率对高频通道中振铃计数率变化规律无明显影响. 低频通道中,随着含水率的增加声发射振铃计数出现明显的“滞后”现象.     

不同温度作用后煤体单轴压缩声发射特征

为研究温度对煤体力学特性的影响规律,采用MTS-880试验系统和声发射检测系统对经过不同温度处理的煤体进行单轴压缩全过程声发射测试。结果表明,随着应力的增加,经不同温度处理的各组煤体的累积声发射数量也随之增加,而经不同温度处理的各组煤体所积累声发射存在明显差异,这主要是由于温度使得煤体内部结构发生变化所致。通过区别各组煤体不同时段的声发射特征,不同温度条件对煤体的破坏存在明显差异,随着温度的升高煤体应力-应变全过程中压密过程延长,煤体弹性模量和抗压强度在温度作用下先增后减,140 ℃时为最大值; 而随着温度升高,声发射频率表现愈发离散,声发射振铃数与能量在80 ℃时达到最大值。实验结果可为探究热效应对煤体作用机理提供一定的理论依据。     

高温养护条件下早龄期煤矸石混凝土单轴压缩声发射特性试验研究

为研究一种煤矸石充填混凝土在高温养护条件下早龄期的力学性能,对该煤矸石混凝土在高温50℃下分别养护1 d、3 d、7 d进行单轴压缩试验。采集单轴压缩全过程中的力学参数和声发射参数;并与常温20℃养护的情况进行对比。研究了该煤矸石混凝土在不同加载阶段的声发射特性。研究表明:高温(50℃)养护条件有利于煤矸石混凝土早期强度的提高,而且这种煤矸石混凝土的早期强度满足设计要求。在单轴压缩过程中,煤矸石混凝土声发射振铃计数的峰值出现在应力峰值的附近;这一现象可以作为煤矸石混凝土破坏失稳的预兆。声发射累计振铃计数和累计能量计数随时间变化趋势一致,声发射累计参量从缓慢增长到快速增长的现象可作为预测煤矸石混凝土加速损伤,临近失稳破坏的前兆信息。与常温养护条件相比,高温养护条件下的煤矸石混凝土声发射活动更强,利用声发射可以更有效地监测高温情况下煤矸石混凝土的破坏。     

单轴压缩条件下消落带岩体应变及声发射特性研究*

为掌握消落带岩体在加载过程中其应力-应变和声发射特性,分析其变形破坏过程中各阶段的阈值,在单轴压缩、有CT断面扫描的辅助条件下,运用MST岩石力学试验系统和PAC声发射信号采集处理系统,对消落带3个高程岩体进行试验测试。获得了岩石轴向应力与轴向应变、横向应变和体应变之间的关系特征曲线,以及加载过程中压密、启裂、损伤(破坏)各阶段的声发射信号数量、能量(振幅)等特征。两方法均可得到试件启裂、损伤阈值和峰值强度,但结果有一定差异性。通过两方法联合分析,可预判其岩体启裂强度和损伤强度分别为峰值强度的0.4倍左右和0.8倍左右。试验间接反映出消落带岩体改造强烈程度中部区域大于顶部和底部区域,与实际情况较一致。     

单轴压缩试验下包裹及未包裹岩石声发射特性研究

单轴压缩试验条件下,通过对能率及比值（事件率/能率）这两个声发射特征参数的研究,发现包裹与未包裹岩石声发射特性存在明显差异. 其差异主要表现在：①包裹岩石在整个加载过程中存在两个声发射能率突增点,分别代表外部包裹体部分破裂及内部岩石破坏;而未包裹岩石仅出现一个声发射能率突增点,代表内部岩石破坏;②在声发射事件率与能率的比值方面,包裹岩石在整个加载过程中出现了两次“峰值”,而未包裹岩石仅出现了一次“峰值”.     

红山窑风化红砂岩膨胀特性试验研究

对红山窑水利枢纽工程中的风化红砂岩进行膨胀特性试验研究.试验表明,不同风化程度的红砂岩随着含水率的逐渐加大、风化程度的加深,其自由膨胀率、有侧限自由膨胀率和膨胀力都逐渐增大,其中,强风化砂岩的膨胀率与膨胀力随含水率的变化而改变的幅度最大,并与上部荷载的大小密切相关.     

干湿循环脆性红砂岩的孔隙及声发射特征研究

为研究脆性红砂岩在干湿循环条件下,孔隙率变化情况、变形破坏特征以及声发射特征,进行了10次干湿循环试验.结果表明,最初的孔隙变化主要是小开孔隙过渡为大开孔隙,随循环进程小开孔隙呈小幅度波动,但大开孔隙呈对数增长;干燥、饱和的单轴抗压强度均呈对数降低趋势;而结合声发射特征曲线可以更合理地把脆性红砂岩单轴压缩过程划分为3个...     

岩石与类岩石单轴压缩过程中力学及声发射特性对比研究

为探究类岩石材料与天然岩石在荷载过程中力学特性与破裂演化的异同之处,利用岩石压力试验机与全波形声发射监测系统,研究了石灰岩、砂岩与类岩石在单轴压缩条件下的力学特征及声发射特性。研究结果表明：石灰岩、砂岩在达到峰值应力后瞬间破坏,为脆性破坏;而类岩石在峰值应力后依然有残余强度,为塑性破坏;前者在临近破坏前会出现标志破坏前兆的声发射低事件率缺失现象,后者不明显。岩石声发射事件率呈现前低后高特征,类岩石则为“高-低-高”,相应的声发射能率表现出高度的一致性;不同变形阶段两者的声发射频带分布不同,反映出两者内部破裂演化的差异性。该研究成果为岩石工程中区分岩石与类岩石材料破坏特征提供一定理论依据。     

单轴压缩下煤体声发射特征及损伤演化过程分析

声发射是煤等脆性材料破坏过程中经常伴随的现象,是脆性材料因外力受损在其内部以弹性波快速释放出来的应变能,因应力分布不均匀所导致的由不稳定高能态向稳定的低能态过渡时产生的松弛过程,其活动性反映了煤微观破坏的活动性.通过声发射振铃计数率和能量计数率的特征研究了煤岩在各阶段的损伤演化过程,确定了煤损伤各个阶段的损伤临界值.     

混凝土材料在单轴拉伸时的声发射机理探讨

在实验基础上，根据断裂力学理论对混凝土材料在单向拉伸状态下不同变形阶段的声发射机理进行了探讨，所得结论与实验相吻合，从而为声发射技术在混凝土材料的稳定性评价及损伤预防方面的应用提供了理论依据。     

铸钢三角架结构强度检验中声发射技术应用初探

声发射是一种应变能释放行为,能反映受力结构中缺陷及其发展情况.因此声发射技术可用于结构检验.本文介绍了对某铸钢三角架结构进行强度检验中应用声发射技术,并以P-N面积作为产品分级定量依据的尝试.     

加载速率对岩石声发射活动的影响

岩石声发射活动主要是由岩石内部裂纹的产生、扩展及断裂产生的。采用二维裂纹构形,动用断裂力学理论,导出了加载速率与裂纹扩展的关系。理论推导表明：对于岩石裂纹扩展产生的声发射活动,试验加载速率越大,裂纹越容易实现失稳扩展,声发射活动越强烈。试验证实了理论推导结果。     

用于磨削加工的声发射监测仪的研究

本文在研究切削声发射测量仪的基础上,研制了一种检测磨削加工砂轮与工件接触特性的声发射监测仪,它通过声发射信号的幅度变化准确地同磨削加工过程中砂轮与工件接触特性,实验表明,这种方法具有一定的对刀和测量精度,并上有较高的灵敏度。     

岩石破裂的微观过程与声发射

依据声发射测试原理,建立了微裂纹成核时声发射率与应力,晶粒直径、位错数目的定量表达式,表明晶粒大小对声发射有较强的控制作用。晶粒断裂时,声发射参数与单轴应力、断裂指数有关,即声发射与材料的性质及应力状态有关。对于有预制裂纹的试样,低脆性岩石声发射与裂纹尖端塑性区大小有关,指数b取决于材料的强度特性;高脆性岩石声发射主要受裂纹扩展速率控制。     

基于独立分量分析的声发射信号去噪方法

针对声发射信号比较微弱,实际检测信号中常含有强背景噪声的问题,提出了基于独立分量分析(ICA)的信号去噪方法.该方法首先对观测信号进行FastICA分解,得出多导独立分量;再根据一定的时域及频域先验知识,将独立分量中的噪声信号通道置零,利用解混矩阵反演出去噪后的信号.文中通过断铅声模拟发射信号去噪仿真和埋地水管泄漏声发射信号去噪实验,对该方法进行定性和定量分析.结果表明,与常规的去噪方法比较,ICA去噪方法受噪声强度影响较小,能够得到更高的信噪比和更好的相关系数,有利于提高埋地水管泄漏点的定位精度.     

混凝土材料声发射过程及其自相似性的研究

将对材料声发射的研究同对力学过程的研究、材料断裂损伤等破坏过程的研究相结合,提出了声发射过程的概念。在此基础上,进一步给出了定量考察声发射过程自相似性的自相似特征函数。测试结果分析表明,混凝土试块在单轴压缩过程中,声发射过程的自相似程度随着应力状态的变化而变化。     

基于相关分析的金属板声发射源定位方法研究

通过试验研究声发射信号在金属板中传播的特性,对试验中的模拟声发射源进行定位分析．通过对一钢板进行模拟声发射试验,获取了40组声发射试验数据,对采集信号的波形进行互相关分析,对声发射信号源进行定位计算．通过对各组试验数据进行分析,比较实际测得的声发射源位置和通过计算所得到的声发射源的位置,结果表明采用相关分析法对声发射源进行定位是可行的．     

红砂岩粗颗粒土满夯冲击能量消耗研究

利用室内击实仪模拟满夯,研究红砂岩粗颗粒土在满夯作用下的土体对能量吸收和土体的加固效果,满夯锤印搭接变化和间隔满夯与搭接满夯方式对土体吸收夯击能和满夯效果的影响。文中通过研究0,1/4,1/2三种搭接锤径下的满夯土体沉降和1/4锤径下搭接满夯与间隔满夯的沉降差值对比。研究红砂岩粗颗粒土满夯冲击能量消耗规律得出相关结论,通过结论对满夯施工提供参考意见同时提出新的带解决的实际问题。