实验室声发射三维定位及标本波速场各向导异性研究

根据慢度离差法的基本原理,给出由遗传算法确定ＡＥ空间位置、发生时刻及慢度离差５个的具体方法。结合实验条件,通过数值试验对定位误差等问题进行探讨,并对真实ＡＥ定位的误差分布给出统计上的圈定。数值试验结果表明,算法具有较高的精度和较好的收敛性及稳健性;探讨数量及布设方式对定位结果的优劣有影响,４个以上探头有记录时,即可得到理想的结果;大的定位误差主要来源于台陈外部少数“ＡＥ”的结果。到时测量的随机误差     

实验室声发射三维定位软件

简要介绍了地震动力学实验室新一代声发射定位软件的主要功能、定位算法的实现方案以及定位效果的评测结果。新软件配有多种通用数据库接口,具有与设备无关的处理能力。它除了可以进行三维定位之外,还可以进行面定位与线定位。定位时,可以给定样品的波速,也可以把波速当未知数求解。定位算法的主要改进有两个方面:1)以稳健的走时绝对偏差最小作为定位目标函数;2)方程组求解优化过程采用了模拟退火法直接搜索目标函数的全局最小值。新软件显著提高了定位的精度,同时提供了一个方便快捷的数据处理平台     

实验室声发射实验数据服务系统的构建

在岩石变形声发射研究中,为了更好地探究声发射的物理特征,需要不断发展声发射数据的采集和处理技术。地震动力学国家重点实验室的声发射观测系统的记录能力在成倍提升,实验中产生的数据量也大幅增加,这对声发射数据存储、处理和系统地开展岩石变形声发射实验提出了挑战。针对用户的不同需求,文中构建的基于网络的实验室声发射实验数据服务系统不仅实现了数据积累,还实现了数据处理方法的积累和共享。加之与设备无关的声发射数据访问接口的实现,降低了数据访问与处理的门槛,提高了数据的使用率和处理效率。该系统能够满足科研和程序开发用户的需要,能够减少现有工作模式中存在的弊端,可以将其解决方案推广,应用于其它实验数据,提高科研工作效率     

利用声发射和波速变化判定岩石损伤状态

对岩石受单轴压缩损伤过程中的声发射和超声波波速进行了同步测量,对比分析了声发射和波速随损伤过程的变化规律。研究表明,岩石损伤过程可分成几个阶段,不同阶段声发射和声波波速变化呈现不同特征;利用超声波波速的相对变化能够稳定可靠地鉴别岩石的"加载强化"与"加载弱化";声发射b值对裂隙的非稳定扩展更加敏感,可以作为岩石失稳预警参数;岩石声发射和波速都对损伤具有记忆性,重复加载下的声发射和超声波波速变化可提供更丰富的岩石损伤状态信息。     

三轴压缩下粗晶花岗闪长岩声发射三维分布及其分形特征

本文介绍稻田花岗岩(Inada granite,即粗晶花岗闪长岩)在三轴压缩变形条件下,声发射活动空间分布特征的实验研究结果。研究表明,声发射空间分布具有明显的自相似结构,其分维维数为2.1—2.3,明显低于大岛花岗岩(Oshima granite,即细晶花岗闪长岩)在相似变形条件下的结果,后者为2.7左右。粗晶花岗岩声发射分布还具多分形特征,其拐点为岩石平均颗粒粒度R_o(=5mm),在大于R_o的尺度内的分维D_l和小于R_c尺度的分维D_s各自具有不同的动态变化关系。作者指出,D_s,D_l的大小表示各自尺度内应力场非均匀变化     

多轴压缩下破裂前的声发射特征(英文)

本文叙述大理岩岩样在双轴、三轴压缩至断裂时的声发射变化特征。在一定的加载速率时,若岩样屈服并在出现前兆应力降后产生突发断裂,声发射率随应变的衰减系数h_ε,在主断裂前呈现平稳—下降—回升趋势变化,而声发射事件总数随应变的增长系数h_1、h_2都呈现平稳—上升—回降趋势变化。声发射率,n也呈现平稳—上升—回降趋势变化。而当岩样屈服,并在出现前兆应力降后产生蠕滑断裂,h_εh_2依然与前述变化相同。而h_1,和声发射率n则为平稳—上升而后保持在高(水平)值上并不回降,并且初步论述了O_3,方向压机刚度在大于某一定值时,发生蠕滑断裂,在小于某一定值时,才发生突发断裂。这就为利用地震频度的变化预报地震提供了一种可能的物理依据。     

声发射矩张量自动反演

岩石实验中常通过声发射定位了解岩石内部微破裂发生的时间和位置.如果将地震学中震源机制反演算法引入声发射研究,就可获得微破裂机制,对分析力学过程很有帮助.然而岩石样品中的声发射与野外地震不同,有一些难点:①声发射采集系统的采集通道一般较少,根据少数一些点的初动方向,无法精确勾勒出节面的空间分布;②岩石在围压不高时破裂不一定是纯剪位错,也就是说不一定符合双力偶模型,初动方向有可能不是四象限分布;③构造物理实验中常观测到成千上万个声发射事件,到时识别、初动方向识别很难依靠肉眼识别完成.     

岩石摩擦滑动中声发射的多普勒效应

在双剪摩擦滑动实验中可观测到声发射的多普勒效应。对于单个声发射事件，顺断裂扩展方向上的探头可记录到较短周期的初动波半周期，而在断裂扩展反方向上的探头记录则反之，在扩展过程中，声发射前续波由初始破裂引起的前激波、声源破裂扩展的扩展相和停止相组成，显示出声源破裂有一由静到动的加速过程。而在时间序列上，声发射事件存在着３个阶段：较强声发射事件发生初期，前激波时间超前较长，停止相不明显，声发射源的破裂速度较慢；第二阶段停止相突出，扩展速度加快，前激波到时超前量减小；最后，在原初始半周期处叠加了较大振幅的高频波     

4010声发射仪的改装及其二维定位功能的初步实验

对仅具有线定位功能的4010声发射仪进行了改装,使之能进行面定位并能实时输出。增加同步时间控制器,使两组线定位器能保证对同一事件进行两个轴向同时定位;改单探头为多探头并联,并且在探头和样品间加声导板,减小定位误差,使非线性定位造成的误差与仪器的分辨精度一致,综合误差为样品尺度的1.5%;用Z-80单板机程控声发射仪和宽行打印机,将两个轴向的定位坐标和样品声发射率(或事件累集数,或能量值)实时打印。用改装后的4010声发射定位仪,在单轴压缩下对板状样品(30015013mm)进行直至破裂的定位实验,结果表明仪器的定位功能理想。同时,AE空间分布表明:于样品破坏前在崩裂型破裂区周围形成明显空区;AE密集区均被宏观张性或压性破裂贯穿;空间分布图象具有明显的阶段性。     

基于煤样劈裂过程声发射响应的煤样脆塑性预测研究

煤层脆塑性的准确预测,对制定合理的排采制度,实现煤层气井高产有重要意义.采用实验测试和理论分析相结合的方法,对研究区煤样进行了劈裂过程声发射测试实验.实验结果显示:在煤样发生破坏时,不同脆塑性煤样声发射响应有很大差异.其中,脆性煤样发生破坏时,声发射计数呈间歇性跳跃增长,随后快速下降的变化特征;塑性煤样发生破坏时,声发...     

岩石构造对声发射统计特征的影响

利用一套最新型的全波形、宽动态声发射观测系统,对两种不同构造的花岗岩在三轴压缩变形实验中的声发射活动进行了对比研究。二者在声发射空间分布,声发射与体积扩容的对应关系,声发射频谱特征及频度能级统计参数等方面均有明显差异。这表明,岩石构造对声发射的基本统计特征有显著的控制作用。其原因在于岩石构造的差异造成变形方式和变形过程的不同     

雁列断层变形过程中的声发射特征

对拉张型、挤压型雁列断层变形过程中岩桥区和主断层上的声发射特征进行了对比研究，结果表明，雁列断层变形中的声发射对应着多种机制：拉张型雁列岩桥区的声发射为单一事件组成，波振幅小、持续时间短、主频高、震源机制为张裂型；挤压型雁列岩桥区的声发射也是单一事件，波振幅较大、持续时间短、主频较低、震源机制为双剪型；而雁列主干断层上的声发射由多事件组成，波振幅大、持续时间长、主频低、震源机制与挤压型雁列岩桥区的声发射机制不同。这些特点与各区域所处力学状态有关     

不连续岩石试件加载变形与破坏前后声发射波形的线性度分析

对单节理岩石试件加载变形破坏过程中的声发射波形数据使用时间线性度和空间线性度的算法进行了处理分析，研究了所得时间线性度（ｒ）和空间线性度（ａ）作为地震前兆指标的可能性。所得结果表明：时间线性度（ｒ）在不同节理角的岩石试件破坏前和破坏后，都呈现下降；而空间线性度（ａ）也表现为下降，且下降幅度更大一些。在不同节理角岩石变形过程的声发射事件中，最大声发射事件（破坏瞬间）发生之前ｒ和ａ都呈现下降的异常变化     

岩石破裂声发射m值和岩石力学性质

实验测定了多种岩石在破裂应力的50％时杨氏模量E和声发射的m值。结果表明:m值和E有很好的线性关系m=1.39+1.44E×10~(-11)P_a~(-1)。同时观测数种岩石破裂孕育过程中的E和m值。结果表明:在加载初期,E和m值都较低。随着压力增加,E和m值也增加。在破裂应力的35％至75％时,E和m值大致平稳。破裂前,岩石应力—应变曲线的斜率E和声发射的m值均明显下降。但E值下降滞后于m值。建议利用m值评定场地岩石力学性质及其稳定性。     

单节理岩体变形与破坏过程中声发射能量的特征及意义

对含石膏夹层的单节理岩体模型单轴下变形破坏过程中的声发射事件全波形能量分析表明，声发射事件能量与变形过程密切相关，其分布反映破裂扩展尺度的分布，事件能量越大，对应破裂尺度越大，反之越小；破裂方式受节理角θ和夹层物质泊松比ν控制，θ小于ａｒｃｔｇ（０。７０７·（１一ν）／ν）时，Ⅱ型破裂为主，声发射能量集中在少数事件上，θ大于ａｒｃｔｇ（０．７０７·（１－ν）／ν）时，以Ⅰ型破裂为主，声发射能量分布相对分散     

含障碍体平直断层标本变形过程中群体微破裂事件的时空演化特征

设计了含圆柱形障碍体的平直断层物理模型，在概念上可模 拟断层面上与地震孕育相关的障碍体等强固区域. 开展了中等尺度岩石标本的双轴压缩实验 ，研究标本在变形过程中群体微破裂事件的时空演化. 结果表明：(1)由于标本预置断层两 盘与障碍体之间、以及断层两盘彼此之间复杂的相互作用，使得交替活动成为含障碍体平直 断层标本变形过程中最为显著的特征； (2)含障碍体平直断层标本能够发生动力学失稳的前 提条件是障碍体在外加载荷作用下首先发生破坏，微破裂群体在障碍体破坏前后显示不同的 时空演化特征；(3)含障碍体平直断层标本失稳前的总变形量较大，弹性变形阶段微破裂累 积频次呈指数增长. 而在其后的位移弱化阶段，在障碍体及围绕障碍体的围岩区域内微破裂 事件稀少，突发失稳发生在相对平静的背景之上；(4)不同构造组合变形过程中的微破裂群 体具有明显不同的b值，b值与构造相关的区域性差异是明显的.     

岩石声频散的实验研究及声波速度的外推

对岩石声频散进行了实验研究，用不同频率的声学探头使用超声波脉冲穿透法对砂岩和泥岩样品进行了测量，并分析了两者的频散现象.结果表明：在51kHz-1MHz频率范围内，在干燥状态下岩芯有频散现象；在饱水状态下，砂岩的频散现象更明显，岩芯中流体的存在是影响纵波频散的一个重要原因.利用频散方程计算不同频率时的速度值，并与实验结果进行了比较，说明频散方程可以较好的描述砂岩与泥岩的频散关系.