声发射技术在岩土工程中的应用

介绍了声发射技术在岩土工程中的若干应用,包括：利用波型识别理论进行声源自动定位,岩体局部冒落预报方法及地下水流动检测。     

花岗岩巷道岩爆声发射振铃计数波动规律研究

开展室内岩爆模拟试验,利用声发射仪监测岩爆过程。分析了岩爆过程声发射振铃计数波动变化规律,运用散点数据差分求导的计算方法,提出一个刻画振铃计数波动特征的指标——振铃计数变化率ξ,基于统计学原理,分析了岩爆过程ξ值的异常变化特征,捕捉岩爆发生前兆。研究表明:岩爆发生前声发射振铃计数会连续出现大幅度波动,声发射ξ值超出稳定阶段波动范围。将稳定阶段声发射ξ值波动范围作为岩爆预警阈值ξ₀,提取ξ>ξ₀时声发射信号作为岩爆前兆信息,进行岩爆灾害预警。水平应力越大,岩爆预警阈值ξ₀越大,岩爆前兆响应系数σ越小。     

拉/压状态下混凝土声发射信号参数特征试验研究

声发射信号特征与力学状态的内在联系,是推动声发射技术发展和完善的重要理论基础,但是目前相关的工作尚待加强。从理论角度分析了声发射现象、损伤与应变/应力之间的内在联系,开展了混凝土梁的加载试验,利用实测数据深入探讨了这些物理量的关联。试验数据显示,以振铃计数为代表的计数类参数和以幅值为代表的能量类参数与应力状态演化强度相关,而信号频率与拉/压应力类型之间的关联不明显;混凝土受拉区产生的信号,其振铃计数和幅值随着荷载值增长呈现波动上升态势,参数值通常较受压产生的信号更大;当试件进入到带裂缝阶段的后期,受压区信号参数才表现出与荷载增长一致的趋势。沿梁高方向上,声发射信号的振铃计数和幅值的分布与应变之间存在显著的相关性;在梁截面的中性轴处,上述两个参数在分布形态和数值方面都出现了明显的跳跃。上述结果表明,声发射信号的参数具有刻画混凝土结构内部力学状态的潜力。     

基于三轴压缩声发射试验的岩石损伤特征研究

 利用MTS815岩石伺服试验系统和AE21C声发射监测仪,对灰岩进行三轴压缩声发射试验,利用声发射参数,分析三轴压缩条件下岩石的损伤演化特征。试验结果表明：(1) 相同试验条件下,检波器置于三轴室内时的声发射振铃计数和能量的最大值分别比置于室外时高27%和32%,表明,声发射检波器置于三轴室内能够接收到更全面、真实的声发射信号。(2) 围压使岩石压密阶段声发射活动降低,同时声发射振铃计数最大值稍滞后于岩样宏观破坏时间,说明围压提高了岩石的剪切强度和峰后承载能力。(3) 建立基于声发射累计振铃计数的岩石三轴压缩损伤演化模型,岩石的损伤演化过程可划分为初始损伤阶段、损伤稳定发展阶段、损伤加速发展阶段和损伤破坏阶段。初始损伤阶段,声发射参数较小;损伤稳定发展阶段,声发射活动明显活跃,振铃计数和能量逐渐增加;损伤加速发展阶段,声发射活动异常活跃,宏观破坏后不久声发射振铃计数和能量达到峰值;损伤破坏阶段,岩石仍具有相当的承载能力,在破坏过程中仍有声发射活动出现。     

不同应力路径下煤样变形破坏过程声发射特征的试验研究

 利用RMT–150B岩石力学试验机对义马耿村具有冲击倾向性煤样进行常规单轴、三轴和三轴卸围压试验,研究在不同应力路径下煤样变形破坏过程中的声发射特征。试验结果表明,煤样在不同应力路径下加载变形破坏过程中产生的声发射特征有所差异。常规单轴压缩过程中各个阶段均有不同程度的声发射事件,与三轴筒内单轴压缩相比,声发射累计计数和能量明显偏大,破坏瞬时的声发射计数和能量大致相当;常规三轴压缩试验时,在围压作用下煤样屈服前声发射事件较少,进入屈服阶段声发射事件逐渐趋于活跃,计数和能量大幅度增大,标志煤样破坏前兆,破坏瞬时声发射计数和能量达到最大值;三轴卸围压试验时,在卸围压前煤样处于弹性阶段声发射事件较少,随围压逐渐降低,由正应力提供的摩擦力不断减小,煤样内部材料强度相对较低逐步屈服破坏形成微裂纹。屈服前期产生少量声发射事件,屈服后期声发射事件逐渐趋于活跃,计数和能量大幅度增大,标志煤样卸围压破坏前兆,破坏瞬间计数和能量同时达到最大值,与常规三轴压缩相比,声发射计数更大,能量则更高,表明三轴卸围压煤样破坏时更加强烈;常规单轴压缩煤样破坏产生的声发射累计计数和累计能量明显偏大,三轴筒内单轴、常规三轴压缩以及三轴卸围压试验时,声发射累计计数和能量大致相同,没有明显差异。     

混凝土轴压受载声发射特征及失稳演化过程研究

桥梁桩基混凝土承受轴向压载过大,其内部破坏开裂过程会释放弹性波,为量化压载失稳演化过程特征,通过现场原位钻取桥梁桩基结构芯样,采用轴向压载与声发射同步监测试验,研究混凝土试件加载全过程声发射时空演化特征,分析混凝土材料压载失稳破坏全过程与声发射振铃计数、能量释放、震源定位等表征参数的演化关系,获得加载过程与声发射特征关联性的定量描述,分析其失稳演化过程。研究结果表明：轴向压载条件下混凝土试件的应力与声发射振铃计数、能量释放随时间的变化规律具有一致性,声发射定位点主要在剪应力集中区形成宏观“定位带”与混凝土裂缝发展及破坏表现一致,可根据声发射事件活跃度量化判断混凝土受载阶段,反映混凝土失稳临界特征,对桩基混凝土服役监测具有重要意义。     

石灰岩在单轴压缩条件下的声发射特性

为研究岩石受压及破坏失稳过程中的声发射特性，作者利用改进的岩石声发射参数动态测试系统，对广西某矿石灰岩作了岩石的单轴压缩试验，检测了岩样从加载直至破坏过程中的声发射活动，表明内部微裂纹的形成与原有裂纹的扩展是岩石加载过程中声发射活动的主要原因。     

混凝土材料声发射与应力-应变参量耦合关系及应用

在混凝土结构的可靠性检测中，声发射是一种重要的可测信息，声发射同应力，应变一样，也是表明材料力学特性的本构参量，声发射参量与应力，应变参量之间存在着密切的相关关系。这种相关性可以通过耦合的本构方程来表达，由于声发射对于材料的受力历史具有独特的“记忆”特性，可以通过声发射检测来确定材料所受过的最高荷载，进而可以对材料或结构的可靠性进行评价。     

声发射技术在混凝土材料中的应用

总结了国内外学者有关声发射(AE)技术在混凝土材料中的产生机理及应用方面的一些研究成果。综述了混凝土材料声发射技术的应用范围、发展状况、研究进展,对声发射技术进行了评价与展望。     

声发射技术在压力容器检测中的应用

压力容器被广泛应用于石油化工行业,由于它是一种具有爆炸危险的特种承压设备,因此,它比一般机械设备有更高的安全要求。而检验是压力容器安全管理的重要环节,为此本文结合压力容器的特性,介绍了声发技术在压力容器检测中的应用,并对其检测原理、检测系统及在国内外的现状加以阐述,可供检测人员参考。     

混凝土材料断裂过程中声发射空间自组织演化特征及其在结构失稳预报中的应用

利用声发射定位检测技术,对混凝土材料在三点弯曲断裂过程中,声发射事件的空间分布规律进行了观测.通过给出的声发射事件的位置熵函数,可以对这种空间演化规律进行定量描述.结合三点弯曲实验,对声发射空间演化规律同临界断裂的关系进行了分析.试验结果表明,混凝土试块在三点弯曲过程中,相应的声发射过程的空间自组织程度,随着应力状态的变化而变化.声发射空间位置熵的急剧下降,预示着宏观断裂的来临.     

混凝土材料断裂的声发射自相似性识别特征

将对材料声发射的研究,力学过程的研究,同对材料断裂损伤等破坏过程的研究相似结合,提出了声发射过程的概念。给出定量考察声发射过程的自相似性特征函数。并在此基础上,根据混凝土试块的三点弯曲试验,确定出了混凝土试块断裂的声发射自相似性识别特征。     

用斜井岩芯的声发射效应确定深层地应力

声发射效应方法是确定油田地应力的一种有效方法，但以往主要应用于竖井情况。本文首次将声发射效应方法应用于斜井的非定向取芯岩样，并通过应为坐标变换，求解非线性方程组，确定大地坐标中的主地应力。此方法应用于渤海油田并取得了满意效果。     

Internet在岩土工程中的应用

Ｉｎｔｅｒｎｅｔ作为一种近年来迅速发展起来的信息技术,在各行业得到广泛的应用。介绍了Ｉｎｔｅｒｎｅｔ在岩土工程中８个方面的应用。     

岩石疲劳破坏过程中的变形规律及声发射特性

利用RMT-150B岩石力学试验系统和Locan320声发射仪，研究了循环荷载作用下岩石疲劳破坏过程中的变形规律和声发射特征，揭示了两者之间的联系。从宏观不可逆变形和微观损伤的角度对岩石疲劳破坏过程进行了初步分析，确定了轴向变形的3阶段规律和横向变形的2阶段规律，论述了选择轴向变形作为宏观损伤参量的合理性。     

岩石声发射Kaiser点信号的小波分析及其应用初步研究

针对目前岩石声发射采用参数法确定Kaiser点所存在的问题,提出基于波形分析的确定Kaiser点的小波分析研究方法。利用RMT-150C岩石力学试验系统与WAE2002型全波形多通道声发射检测仪,进行单轴加载岩石破坏全过程声发射试验。首先,对砂岩声发射Kaiser点信号进行了频谱分析,确定了Kaiser点信号的频率范围,提出基于小波变换的Kaiser点信号的信噪分离方法;其次,进行现场套孔砂岩岩芯的单轴加载声发射试验,结合Kaiser效应原理和现场实测结果确定了Kaiser点,提取相应的波形信号,并进行小波降噪处理。研究结果表明,小波分析是处理岩石声发射Kaiser点信号的一种有效的方法,从而为通过波形分析方法确定岩石声发射Kaiser点及声发射机制研究奠定了一定的试验基础。     

大厂铜坑矿细脉带岩石结构面直剪实验中声发射特性研究

通过大厂铜坑矿细脉带岩石结构面直剪实验中声发射特性的研究，总结了结构面破坏过程中声发射事件数和能率的基本规律，发现用能率这一系数更容易判别岩石变形与破坏各阶段。     

岩石中的声发射和裂缝扩展（英文）

ACOUSTIC EMISSION AND CRACK DEVELOPMENT IN ROCKS@刘浩$香港合东中国育限公司