岩石在不同应力条件下的声发射

本文比较了岩石在不同应力条件下的声发射,发现岩石受引张或张剪应力作用与岩石受压剪应力作用相比,出现声发射时的作用应力与破裂强度的比值不同。在引张或张剪应力作用下,直至作用应力达到破坏应力的百分之九十时,才有声发射出现。在压剪应力作用下,不管采用何种应力途径,只要有应力变化,就有声发射出现。如果认为声发射幅度仅由应力条件和破坏尺度决定,上述不同应力条件下的声发射特点,可能对应着不同类型的地震。引张或张剪应力条件下的大震。可能完全没有微震前兆。     

含水岩石破裂前的声发射b值变化

引言 地下水是地震前兆研究中的一个重要问题。除地下水自身的活动和物理、化学性质的变化可作为地震前兆外,水分还影响地壳岩石的强度、破裂特征和形变、波速、电阻率等一系列地震前兆的特征。因此,人们在探索地震前兆机理和影响因素时,做了许多工作以阐明水分的作用。 微震活动的b值和m值的变化作为地震前兆已经研究了二十多年。目前已积累了     

岩石裂纹扩展过程中声发射b值的模拟实验

在单轴加压下进行了有预制裂纹的岩石板在裂纹扩展过程中声发射时b值的实验。发现b值的变化与岩石裂纹的扩展过程有密切关系,并且不同岩石介质的相互作用可影响b值的变化。通常裂纹扩展时,b值下降,但扩展受阻时,b值又有所回升,因此,有预制裂纹的岩石板在破裂过程中,b值呈起伏变化。     

不同应力途径三轴压缩下岩石的声发射

在不同加载方式的三轴实验中,观测了济南辉长岩和北京昌平花岗岩的声发射(围压达1.3千巴).当最大主应力增加使岩样破坏时(A型),平均声发射率逐渐增加,离破裂强度约几百巴时声发射急剧增多.而当岩石处于一定的高应力状态,通过减小围压使岩样破坏时(B型),声发射的急剧增加仅出现在离破裂差应力20-30巴的情况下,而且这种破裂过程声发射总数只有 A 型的1/3左右.在 B 型加载情况下,从应力场的球张量部分(流体静压力)来看,是一个卸载过程,而从偏张量部分来看,是一个加载过程.这种卸载过程的存在很可能是造成声发射不同特征的主要原因.     

岩石摩擦滑动的声发射b值

用双剪法进行岩石摩擦实验并测定了声发射b值。实验表明,粘滑发生前b值稳定并稍有增加,多次粘滑过程中b值基本不变,随着正应力的增加b值增加。     

循环加载下岩石破裂过程中声发射b值变化特征及意义

1 研究背景 声发射是指岩石在受力过程中发生变形和破裂,其应变能释放所监测到的一种物理现象,而b值是表征地震震级—频度关系的参数,研究人员发现,b值具有非线性特征,且与岩石破裂过程密切相关.因此,利用岩石试件变形破坏过程中产生的声发射事件模拟地震,进而研究不同加载条件下岩石变形破坏过程中的声发射b值变化特征,可用于监测...     

利用岩石声发射活动性的应力履历效应估计地壳应力

引言 岩石的声发射活动性能够“记忆”岩石所受过的最大应力,这种效应称为凯赛效应。它是Kaiser,J.1953年在金属材料的拉伸试验中首先发现的。后来Goodman(1963)、金川忠等(1977)在岩石压缩试验中也证实了凯赛效应的存在。金川忠等(1978)认为,利用定向钻孔岩芯制备的定向试件声发射活动性的变化,可以确定地壳应力状态。这个应力状态与同一地点的套芯法和水压致裂法原地应力测量结果相比较,有可能估计测量地区应力状态的变化趋势。这对于判断天然断层的稳定性具有十分重要的意义。这个     

岩石破裂扩展过程中的声发射b值动态特征及意义

利用多道声发射（ＡＥ）采集系统记录了不同构造的岩石试件变形破坏过程中的ＡＥ全波形，由扫描算法求得试件变形全过程的ＡＥｂ值动态曲线；根据变化幅度和演化方式，将ＡＥｂ值曲线分为山脊线状和台阶状两类；经与应力－应变时程曲线及试件破裂特征对比，发现山脊线状和台阶状ＡＥｂ值曲线分别对应于较均匀岩石试件的渐进式稳态破裂扩展和含扁平状非均匀构造岩石试件的突发式失稳破裂扩展，后者的破裂状态及其转变可用破裂相和相变来描述     

三轴应力下花岗岩声发射P波Q值的变化

50×50×100mm3盈江花岗岩样品在σ3=30MPa、σ2=60MPa时增加σ1直至破裂,用波传播和谱振幅比法测定破裂孕育过程中σ3方向和σ2方向声发射P波Q值。结果表明:1.在σ1<0.07σ1P(最大破裂压强)时,σ3、σ2方向都保持高值,在0.2σ1P≤σ1≤0.551P期间,两个方向的Q值呈现出比较平稳的状态,其平均值Q3大约10至20,σ2方向Q2大约20至30。在σ1>0.55σ1P后,σ3方向Q3值起伏增长较大,而σ2方向Q2值仅在σ1>0.7σ1P后,才起伏增长,幅度不如σ3方向大。2.随压力的增加,在σ3、σ2两方向,低频成分明显加大。3.当σ1>0.951P后,出现一种记录畸变现象,对同一源点声发射,从沿同一方向两道记录上看出,早到波形振幅小,而晚到波形其振幅反而大     

确定岩石中先存应力状态的声发射法

对经过三向预加压的石灰岩试件所进行的试验研究表明,其声发射活动的特点与单向受力时的情况完全不同。此时,在一个试件的一次加载过程中会出现两次Kaiser效应,分别对应于载荷达到预加压时所施加的轴压与围压值之时。利用回归分析的方法来处理试验数据,可以使声发射活动对应力的响应关系用三条回归直线来近似。这三条直线的两个交点所对应的应力值,可以确定出预加压时岩石试件承受的应力状态     

应力历史与岩石声发射关系的实验研究

本文从实验角度对岩石声发射的凯塞效应进行了研究,研究工作分三个方面1°应力水平对凯塞效应的影响;2°蠕变—疲痨对岩石变形的加速作用;3°高应力下应力作用时间对凯塞效应的影响,实验证明:低应力下岩石凯塞效应清晰,当应力升高,岩石发生体积膨胀以后凯塞效应变得模糊起来,实验对产生这一现象的原因进行了研究.并证明经过适当处理后使记忆效应保持清晰是有可能的.     

岩石微破裂震源过程的声发射研究进展

从岩石微破裂的破裂模式和震源机制、声发现事件波形的振幅频谱特征、介质特征等方面,对地震研究领域岩石微破裂声发射近期的一些研究结果进行了简单综述。     

岩石加载变形过程中超声尾波与声发射变化的实验

文中采用尺寸为50mm×50mm×150mm的花岗闪长岩、大理岩以及砂岩3种不同的岩石样品,开展了超声尾波和声发射同步观测研究。结果显示:1)尾波变化与声发射演化过程存在良好的对应关系,声发射频度增加时尾波的变化随之改变,尤其是声发射频度增加的早期阶段尾波便出现变化。这预示了分析尾波可获得岩石早期的损伤信息。2)不同变形阶段,尾波变化的物理机制不同。加载初期,尾波变化存在明显的散射体改变特征;随后,在线弹性变形阶段则以波速变化为主;加载后期,散射体的改变增加,且与波速变化共存,散射体的改变效应与岩石微破裂的程度有关。3)随着载荷的增加,波速增加的幅度总体呈逐渐减小的趋势,这与通过直达波获得的认识基本一致。4)岩石变形过程中产生的微破裂会改变尾波变化的物理机制,散射体效应将显著增强。同时,声发射波形将对超声尾波造成干扰,因此在仅利用尾波资料分析岩石损伤时需要关注相关的问题。总之,超声尾波变化和声发射均可反映岩石内部的损伤情况,且不同的变形阶段尾波的变化机制不同,二者的联合观测可起到相互验证的作用,有利于提高观测结果的可靠性。     

岩石在破裂孕育过程中声发射变化特征的物理机制研究

根据声发射原理，并假设岩石中颗粒断裂的总几率符合Ｗｅｉｂｕｌｌ型极值函数，由此导出声发射总数Ｎ与应变能Ｗ，材料断裂构造形状参数ｍ，试样几何尺寸Ｂ及颗粒总数Ｌ的关系。对同一材料的同一试件而言，ｍ对Ｎ的变化形态有显著影响，而应变能的大小则对Ｎ的大小有显著影响，并同时导出声发射率与上述变量及能率的关系。同样，的变化形态受ｍ的制约，的大小则与应变能的大小及能率大小有关。进一步推导还表明，在岩石主破裂前，前兆时间ｔ和的变化不仅与极值应力前后的应变硬化及应变软化程度有关，且与环境刚度（压机刚度）及岩石自身的力学性质有关。摸拟了几条理论曲线，它与实验结果非常一致。     

岩石加载声发射与地震过程的现象对比

<正>1研究背景人类很早就对地震现象有所关注并进行研究,以期通过现象揭示地震孕育发生的规律,并依据可靠的前兆进行地震预测。从20世纪中期到现在,学术界对地震现象的认识经历了复杂而艰辛的演变,各种异常现象的地震相关性经过否定之否定而被确认,例如地震云、氡异常、电离层异常、地下水异常等。这些现象作为地震前兆引起广泛关注,但在实际运用时却存在一定问题,究其本质还是地震孕震机理不清造成的。尽管地震机理不清,大部分研究者仍然在地震机理上形成了一些共识：地震是在震源被加载到临界状态后发生的,加载过程就是地震能量积累过程。正因如此,诸多研究者通过岩石加载的声发射对地震现象进行研究并予以解释。本文以较为公认的震源概念为前提,将地震过程与岩石单轴压缩过程中的声发射演化进行全面对比,通过声发射的演化规律解释地震发生过程中的一些现象,为地震预测提供参考。     

岩石蠕变过程中声发射活动的实验研究

在常温下、单轴加压下对两种岩石完整样品进行蠕变破坏过程中声发射活动实验.根据实验获得的数据讨论了蠕变三个阶段中声发射活动特征.在瞬态蠕变阶段,随着加载,声发射活动逐渐增强;在稳态蠕变阶段,在较低的声发射活动背景上,可能出现较强的信号,声发射幅值-频度关系的 m 值可能稳定于某一低值,也可能下降;进入加速蠕变阶段,声发射活动水平增强,m 值下降加快,也可能表现为明显回升后再下降,并与岩石样品的性质有关.将蠕变破坏三个阶段中声发射活动与地震孕育过程中某些地震活动图象变化(如 b 值、前震活动)进行了联系,提出地壳岩石蠕变破坏机制形成前震—主震—(余震)型地震序列类型的可能性.     

岩石蠕变过程中声发射活动的实验研究

在常温下、单轴加压下对两种岩石完整样品进行蠕变破坏过程中声发射活动实验.根据实验获得的数据讨论了蠕变三个阶段中声发射活动特征.在瞬态蠕变阶段,随着加载,声发射活动逐渐增强;在稳态蠕变阶段,在较低的声发射活动背景上,可能出现较强的信号,声发射幅值-频度关系的 m 值可能稳定于某一低值,也可能下降;进入加速蠕变阶段,声发射活动水平增强,m 值下降加快,也可能表现为明显回升后再下降,并与岩石样品的性质有关.将蠕变破坏三个阶段中声发射活动与地震孕育过程中某些地震活动图象变化(如 b 值、前震活动)进行了联系,提出地壳岩石蠕变破坏机制形成前震——主震——(余震)型地震序列类型的可能性.      

日本岩石声发射的最新进展

日本地震学家楠懒、勤一郎等人自1979年以来在岩石实验中已经研究出一套声发射定位系统(AE location system)。这一系统的实现使岩石实验在 AE 方面进入了新的阶段。他们利用这一系统进行了一系列重要的研究工作:首先,在单轴压力下解决了 AE 定位问题,从而获得 AE 的震源分布,并把重点放在AE 的时间分布、源机制解和空区形成机制上;其次,在三轴压力下研究波速变化问题,重点     

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。     

不同结构岩石标本声发射b值和频谱的时间扫描及其物理意义

对几种不同结构的岩石标本在变形过程中声发射b值和频谱随时间的变化特征进行了对比研究 ,其中包括完整花岗岩标本、含有天然愈合节理的花岗岩标本、含有拉张型和挤压型雁列式断层以及平直断层的标本等。研究表明 ,声发射b值和频谱的特征不仅会受标本结构的影响 ,而且在同一标本的不同变形阶段也可能表现出不同的特征 ,其机制与变形方式以破裂为主或以摩擦为主有关。当变形以破裂为主时 ,声发射b值和频谱在失稳前会出现明显的下降 ;当变形以摩擦为主时 ,声发射b值和频谱在失稳前变化相对较小 ,且上升或下降均可能出现。实验结果意味着b值和频谱特征作为失稳前兆 ,在不同的构造环境下可能会有不同的特征 ,而强震孕震区内不同断裂构造的存在会造成前兆时空分布的非均匀性