基于Kaiser效应红透山铜矿原岩应力测量

红透山铜矿是国内采深最大的金属矿山之一,其深部地压显现形式具有典型性。为了解深部岩体的应力状态及分布特征,应用Kaiser效应的方法进行了原岩应力的测量。岩石试样取自-467～-827水平11个位置,进行单轴压缩声发射实验。结果表明:在深度为720～1 080 m的范围内垂向应力值随埋深变大而持续增加,在量值均高于上覆岩体的自重,与埋深近似于呈线性关系;在-767中段以下应力较高,达42 MPa以上,表明深部存在着较高的应力环境。     

利用Kaiser效应测定矿山原岩应力

在矿山地下工程中，原岩应力是合理评价矿体开采过程中围岩稳定性的首要条件，是确定合理采场结构参数的基础条件之一。本文利用矿山已有巷道进行钻孔岩芯定向取样，在实验室进行声发射Kaiser效应的实验，获得矿区原岩应力。由于声发射效应实验测试方法具有简单、方便的优点，可大量进行，从而在矿山岩体应力测试及评价时可以普通推广应用。     

龙门山矿区套孔应力解除法测定原岩应力

为优化龙门山矿区开采顺序和巷道设计,原岩应力测量非常必要。文中详细介绍了应用套孔应力解除法测定矿山原岩应力,对龙门山矿区原岩应力进行了实际测定,得到了矿区原岩应力大小、方向等参数及其分布规律,结果显示：矿区原岩应力随深度增加而增大,水平应力为最大主应力,主应力方向与巷道走向基本一致,巷道设计合理。     

地应力场的结构分析在声发射Kaiser效应中的应用

由于地压活动的复杂性及ｋａｉｓｅｒ效应和声发射技术本身存在的问题,Ｋａｉｓｅｒ效应测量原岩应力的方法在现场应力测量方面还有许多重要尚待进行深入地研究和实践,其中与生产联系最密切也是最关键的问题是原岩应力的主方向如何确定的问题。     

套孔应力解除法与声发射法在新城矿区深部地应力测量中的对比研究

为得到新城金矿深部区域的准确地应力分布,分别采用应力解除法和声发射法对该矿区深部进行了地应力测试,得到了不同测量方式下深部地应力的分布规律。采用定向扰动最小二乘法多元回归来提高套孔应力解除法的6个应力分量的求解精度,并采用空间坐标变换公式和LUT-str三维地应力计算程序对地应力大小和方向进行了计算。使用应力解除法测量了-830～-1 030 m之间4个水平6个测点的地应力,使用声发射法测量了-950～-1 150 m之间3个水平3个测点的地应力,计算得到相应的地应力及其分布规律。2种方法测量结果对比表明:深部地应力以水平应力为主,最大水平主应力为NWW-SEE向,二者测得的最大水平主应力、垂直主应力和最小水平主应力具有较好的一致性。     

声发射法地应力测量在大柳行金矿的应用

声发射法测定地应力因测试工作量小、成本低而广泛应用于矿山地应力测量中.大柳行金矿奄口矿区随着开采深度不断加深,地压显现明显,测量原岩地应力,研究地应力场的分布规律可指导深井开采.通过对60个试件进行声发射加载试验,测得了5个不同深度测点岩体的主应力大小和最大水平主应力方向,最大水平主应力随埋深的增加而增大,不同深度最大...     

砂岩单轴循环加卸载试验及声发射特征研究

通过对砂岩进行循环加载试验,揭示了砂岩在循环加卸载过程中的强度变化及声发射特性。试验利用电液伺服岩石三轴试验机和SDAES数字声发射检测仪采集系统,对两组砂岩试样分别进行单轴抗压、单轴循环加卸载试验。试验结果表明岩样在经过循环加卸载后试样的单轴抗压强度略有增大,循环加卸载过程中在伴随着岩样内部原始天然裂隙的压密、新生裂纹的产生、扩展和贯通的同时,也伴随着声发射不断产生。声发射事件在砂岩再次加载应力到达上次加载最大应力前极少发生,达到上次加载最大应力以后则大量发生,说明砂岩岩样在循环加卸在作用下存在声发射的Kaiser效应,而无Felicity效应产生。     

三轴不同加载路径下花岗岩Kaiser效应试验研究

为了解不同加载路径三轴预加载对花岗岩Kaiser效应的影响,先对花岗岩进行三轴预加载试验,再进行单轴压缩试验并采集声发射信息,据此分析预加载对声发射特征的影响。研究表明,预加载时轴压和围压的加载顺序及大小对于Kaiser效应有明显的影响。先加围压可以抑制轴向加载损伤的产生,导致Kaiser点提前。先加轴压,后加较小围压对Kaiser点影响可忽略;后加围压如果较大,则会加大花岗岩所受损伤,导致Kaiser点延后。如果轴压围压同步加载,则会大幅度影响Kaiser点的准确性,甚至完全观察不到预加载的影响。该试验研究方法和结果可为岩石Kaiser效应理论研究提供参考。     

岩石尺寸效应对其声发射影响的数值模拟研究

对6种同一高径比、不同尺寸的同性质岩石试样进行数值模拟,研究其对岩石破坏过程声发射的影响。结果表明:试样尺寸小时,大声发射事件在主破裂前后都有显著出现,其分布由当初无序性到峰值后在试样中部集聚成核;残余变形阶段,有相当数量和能量的声发射出现,且有几次出现在数量和能量上均较显著的声发射带。当试样尺寸较大时,在达到峰值前声发射较少,且随机分布在试样中,大声发射事件出现次数较少且仅在峰值应力时出现,其数量和能量均最显著,声发射在两处聚集成核;残余变形阶段,声发射很少发生,其分布又呈无序性。根据声发射时间序列和空间分布的特征关系,对利用声发射特性预测不同尺寸岩石试样破裂来临及其位置有一定的参考意义。     

利用磁声发射法对钢铁件微观损伤与残余应力的研究

本文通过４５钢和Ｔ１０钢在不同组织及应力状态下，磁声发射信号的强度，幅值和脉宽分布等特性的研究，表明了磁声发射特性的变化与材料内部应力状态有关。利用磁声发射可以无损地检测钢铁材料服役中出现的微观损伤和残余应力，避免应力，避免在役工件的意外事故发生。     

循环荷载作用下胶结充填体声发射特征试验研究

随着开采深度的增大,采场地压显现日趋严峻。胶结充填体作为充填采矿法中采场的重要结构单元,对维护采场稳定具有重要作用,因此了解认识胶结充填体在外界荷载作用下的响应特征具有重要的意义。通过进行单轴循环加卸载试验,研究了胶结充填体在加载阶段的声发射特征,以及声发射“平静”期的分形特征。结果表明:胶结充填体存在明显的压密阶段。在压密阶段初期,声发射能率较大。而后随着应力的增大,声发射能率又逐步降低,并最终维持在较低的水平;在弹性阶段,声发射事件率和能率随应力的增大而增大,并且声发射事件率普遍大于其余加载阶段;在加载应力达到胶结充填体峰值应力前,声发射会出现“平静”期。在此时期,声发射能率出现剧烈波动,且声发射分形维数是不断减小的;试验中,下级加载声发射能率大于上级加载,并且声发射能率对充填体损伤程度的敏感性大于声发射事件率。      

采用添加剂实现烧结污染物减排的实验研究

根据尿素的热解原理和SNCR法脱硝的温度反应区间,结合烧结过程中各带的分布特点,研究了烧结原料中加入微量添加剂(尿素、高锰酸钾),在对成品烧结矿性能没有太大影响的情况下,减排烧结烟气中硫化物与氮氧化物的可行性。结果表明:添加0.2%高锰酸钾,能加快烧结速度,改善烧结指标,并使烟气中SO2、NOX分别减少19.12%、12.3%;添加尿素后,烧结速度变慢,成品矿质量变化不大,NOX排放有所增加,但SO2排放大大减少。综合考虑,添加0.2%高锰酸钾和0.05%尿素对烧结烟气污染治理都具有很好的效果。     

Detection of stress concentrators by means of acoustic emission

The influence of the concentration on the damage to titanium alloys is studied. Samples of OT4 titanium alloy (α class) and VT3-1 titanium alloy (α + β class) with stress concentrators of different radii are investigated. The influence of stress concentration on the acoustic emission is assessed for samples with different radii. The volume of material involved in deformation is plotted as a function of the distribution of the maximum local stress, and the distribution of the basic acoustic-emission parameters is determined as a function of the nominal destructive stress for OT4 and VT3-1 titanium-alloy samples with different stressconcentrator radii. The influence of the stress concentration α on the damage to OT4 and VT3-1 titanium alloys is studied theoretically and experimentally. The results may be used for diagnostic systems to determine the least hazardous type of stress concentrator.     

基于声发射监测的矿柱破裂过程试验研究

在地下开采过程中,往往留有各种不同形式的矿柱。矿柱支撑采场顶板的同时还维护采场围岩的稳定性,因此矿柱的稳定性是影响矿山安全生产的重大因素。借助声发射定位技术手段,对不同尺寸的矿柱做了一系列试验,旨在探索矿柱试件在加载过程中变形、破坏规律,并对矿柱试件的变形、破裂作出初步的预测。     

混合型应力强度因子的光弹性多参数测定

提高裂纹尖端应力强度因子值的计算精度,对于准确分析受力结构的起裂条件和破坏模式具有重要意义.本文采用3D打印技术获得了不含残余应力的平板模型,高精度打印预置裂纹避免了传统加工过程产生残余应力的缺点;综合考虑奇异场和非奇异场对裂纹尖端区域应力场的影响,引入远场边界控制的三个常数项应力,提出了光弹性多参数法;采用三点弯曲试验,运用最小二乘法计算了不同载荷下纯I型和I-Ⅱ混合型应力强度因子值,并与理论解对比分析.结果表明:对于纯I型应力强度因子,计算结果的平均误差为6.1%,对于I-Ⅱ混合型应力强度因子,计算结果的平均误差分别为6.4%和5.5%,多参数法与理论解相比较小的计算误差验证了该方法的可靠性和准确性,可为精确计算应力强度因子的光弹性实验研究提供借鉴.     

Determination of fracture initiation in hydride blisters using acoustic emission

An experimental study based on acoustic emission techniques was carried out to determine the conditions that lead to the initiation and growth of cracks in and from zirconium hydride blisters. The stress to initiate, at room temperature, a crack in a blister previously grown on a tensile speci-men could be accurately determined using an acoustic emission (AE) method based on linear event-location techniques. It was found that the applied stress to first form a crack in an unbroken blister decreases with blister depth but also that this value is statistically distributed. This is likely due to a size distribution of microcracks or incipient flaws in the blister. The propagation, by the delayed hy-dride cracking (DHC) mechanism, of a crack from a pregrown blister at 516 K seems to require both a critical applied stress, which decreases with blister depth, and approach of the testing temperature from above. However, DHC initiation was possible at 563 K (approached from below) for blisters grown under stress, provided the applied stress was sufficiently high. The stress intensity factor,K _IB , to initiate DHC ranged from 10.7 to 15.4 MPa √m. This is above the range forK _IH the thresholdK ₁ for DHC obtained in other experiments. The characteristics of AE generated by crack propagation from a blister due to DHC always follows the same pattern. It has a low event rate both at the beginning and at the end of DHC and a maximum value in between. The DHC initiation stage has a high proportion of high amplitude events. The peak in the distribution of events with peak am-plitude shifts to lower peak amplitudes as DHC progresses. An explanation for this trend is sought in terms of the maximum hydride size required near the crack tip to propagate the crack as a func-tion ofK ₁ .     

基于声发射监测的316LN不锈钢的疲劳损伤评价

疲劳裂纹的萌生与扩展容易导致压力容器及管道的严重疲劳失效.因此就设备的安全可靠性而言,非常有必要对疲劳裂纹扩展过程进行监测,并对疲劳损伤程度进行评估.本文针对316LN不锈钢材料进行疲劳实验研究,利用直流电位法测量实验中的裂纹长度,得到了材料的疲劳裂纹扩展曲线.利用声发射技术对疲劳裂纹扩展过程进行监测,通过声发射多参数分析对疲劳损伤状态进行评价,同时建立了声发射参数与线弹性断裂力学参数之间的关系,并进行寿命预测.研究表明:声发射能够对316LN不锈钢的疲劳裂纹损伤进行有效评估,声发射累积参数如累积计数、累积能量和累积幅值曲线上的转折点标志着疲劳裂纹进入快速扩展阶段,这可以为工程人员提供失效预警;声发射波形和频谱分析表明,噪声信号的幅值较小且信号持续时间较长,信号包含的频率成分比较复杂,而裂纹扩展信号是突发型信号,衰减较快,信号频率主要集中在80~170 kHz范围内;声发射计数率、能量率和幅值率与应力强度因子幅度以及疲劳裂纹扩展速率之间呈线性关系,裂纹长度预测结果与实测值接近.本研究工作对于工程结构的疲劳失效预警和剩余寿命预测具有重要意义.     

充填物对含孔洞大理岩力学特性影响规律试验研究

为研究充填物对含孔洞岩石的力学特性及变形破坏特征的影响规律,室内预制加工了含孔洞及石膏充填物大理岩,分别对其进行单轴压缩和声发射试验,并对破坏前后试件进行CT扫描,分析其裂纹扩展规律.试验结果表明:(1)相比于含孔洞大理岩,石膏充填使试件的抗压强度提高了10.62%.二者峰前特征相似,均表现为孔周裂纹起裂引起第一次应力跌落现象,峰后特征则有所不同,石膏充填使大理岩变形的局部化特征更为明显.(2)峰后阶段,含孔洞试件声发射特征显著,裂纹扩展迅速,石膏充填试件稍慢,表明石膏充填遏制了试件的裂纹扩展.(3)含孔洞和石膏充填大理岩的破坏模型有所区别,含孔洞试件破坏裂纹较为单一,主裂纹以张拉破坏为主,翼裂纹在试件端部较多,部分从侧面贯通,形成块体掉落.充填条件下孔洞周边的裂纹更细更分散,小裂纹相互贯通,形成\     

基于声发射的岩石疲劳损伤演化

通过砂岩试件疲劳破坏的声发射实验,分析了砂岩疲劳破坏过程的声发射特性,研究了岩石的疲劳损伤演化规律.按岩石整个疲劳过程的声发射特征及损伤演化规律,并参考岩石不可逆变形发展的三阶段规律可以将其分为四个阶段.岩石疲劳损伤破坏具有突发性,在岩石失稳阶段损伤加速演化.如果以声发射监测和预测岩石疲劳破坏,在损伤量0.4左右即进入失稳阶段,在损伤量0.3左右即进入失效阶段.