煤样变形破坏声电效应的演化规律及机理研究

通过实验研究不同煤样变形破坏全过程的声发射和电磁辐射效应的演化规律,分析了煤样变形破坏过程中电磁辐射和声发射信号的相关性和煤样变形破坏的微观机理,提出了煤样变形破坏过程中电磁辐射和声发射信号分别是在煤样内的裂纹面滑移和裂纹扩展时产生的观点,较好地解释了煤样变形破坏过程中声电效应的变化规律和特征,为进一步提高电磁辐射及声发射、电磁辐射综合预测煤岩动力灾害的可靠性和准确性提供了理论基础.     

单轴应力作用下花岗岩的稳定蠕变过程中声发射发生的自激过程

通过实验室的试验，发现了声发射（ＡＥ）时空分布的丛集现象，为了研究声发射发生的随机过程，测出了在不同应力水平下处于稳定蠕变阶段的声发射事件发生的时间。大岛花岗岩受不同强度的恒定单轴应力的持续作用，声发射事件的发生时间被分为泊松过程和自激过程两部分；在后一过程中，前一个事件会激发下一个事件。应力越大源分布越集中，裂隙密度越大，自激发特性越强，这与在较高应力水平下源分布越集中的情况相符。     

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...     

岩石声发射的损伤模式及其在地震研究中的初步应用

本文运用损伤理论和微元强度统计理论导出了声发射参数与损伤参量及应变的关系模型。依据这一模型,分析了单轴压缩时岩石破坏阶段声发射特性与压机刚度的关系。在此基础上,探讨了声发射活动规律与孕震过程及地震活动的内在本质联系。     

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。     

单轴加载下砂岩声发射特征的试验分析

声发射是岩石材料发生变形破坏时所伴随的一种普遍现象.在刚性试验机上,单轴受压务件下对砂岩破坏全过程进行了声发射试验,得到了砂岩破坏过程中的应力特征与时间、应变,声发射特征与时间、应变之间的关系曲线.通过对关系曲线的研究,着重探讨了声发射特征与应变之间的关系,并用拟合的方法得到了砂岩试样的近似破坏临界点,为0.9 x0,对砂岩破坏的监测预报具有一定的理论指导作用.     

碳纤维桥梁拉索疲劳损伤声发射信号小波分析

碳纤维具有强度高、耐久性好等优点,现已广泛应用于土木工程结构中。用碳纤维材料制作的桥梁高耐久性拉索,已经在多个桥梁中得到应用,但是对这种新型桥梁拉索的损伤监测目前还缺乏有效的手段。本文拟采用声发射技术监测碳纤维桥梁拉索疲劳损伤。首先,通过疲劳试验,得到了拉索整个损伤过程的声发射特征参数,并将声发射特征参数两两组合,研究结果表明:采用计数、能量、持续时间、幅值和时间的相关点图可以来综合表征损伤。其次,基于声发射监测信号特点,考虑用小波变换的奇异性检测来处理声发射信号,分析小波系数的奇异性,采用"节点-幅值"定位检测方法,实现了对拉索的损伤识别。与相关点图相比较,小波分析方法在处理声发射信号时,图形更加清晰,特征更为突出,损伤更易识别,而且还可以利用小波阈值去噪、对声发射信号实行信噪分离、提高信噪比,从而提高损伤识别的准确性。     

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。     

影响岩石声发射的几个因素

以岩石的损伤本构关系为基础，分析声发射与岩石－试验机共同作用系统稳定性的关系，重点从微观上讨论了试验机刚度和岩石均质变的影响，并从岩石破裂失稳角度分析了围压降低所引起的声发射活动性强现象，最后考虑载荷历史的影响，得到了和主震－余震相对应的声发射模式。     

岩石样品变形时的声发射

研究岩石样品变形过程中的声发射主要包括两个方面的内容:一是研究声发射事件的时空分布;二是研究声发射信号的振幅-频度分布。由于声发射活动性的研究与地震活动性的研究是十分相近的,所以实验室中对岩石样品声发射的研究有可能增进对地震活动性的认识。 本文总结了最近在声发射研究方面的一些结果,讨论了应力水平、加载时间和加载历史对岩石样品声发射活动性的影响,即讨论了在单调加载、静态疲劳加载和重复加载三种情况下的声发射特征。本文强调指出,即使是实验室内,利用声发射活动进行岩石样品的破坏预报方面仍然存在着一些困难。最后提出了解决这些困难的建议。     

A Damage Model of Acoustic Emission in Rock and Its Initial Application in Seismological Research

The model of the relationship of AE parameter,damage variable and strain is derived by applying the damage theory and micro-element statistical strength theory.The relation between AE characteristics during rock failure and machine stiffness is analyzed under uniaxial compression with the above model.Based on the above analysis,the internal connection among AE activity law and seisraogenic process and earthquake activity is discussed.     

Effect of Rock Structure on Statistical Characteristics of Acoustic Emission

A comparative study on acoustic emission during deformation of two kinds of granites with different structures under triaxial compression was performed using a new acoustic emission recording system with full-waveform record and broad-dynamic range. One is the Inada aplite-granite of homogeneous structure from Japan and the other is the Mayet granite with cemented natural joints from France. For the former granite, acoustic emission events are dispersed randomly and there is no clear clustering along the major fracture. For the latter granite, acoustic emission events are mainly concentrated near the joints. Acoustic emission events occur synchronously with the volumetric dilatation in the former one but far earlier than the volumetric dilatation in the latter one. The two kinds of granites are also clearly different in the frequency spectrum of acoustic emission. The former has a narrower frequency band and a higher frequency component, whereas the latter has a wider frequency band and generally a lowe     

Effect of Injected Water on Hydraulic Fracturing Deduced from Acoustic Emission Monitoring

—In order to investigate the effects of injected water in hydraulic fracturing, experiments were conducted on cubic granite specimens, comparing fracturings induced by conventional water injection with those induced by pressurization of a urethane sleeve, thereby realizing "hydraulic fracturing" without the use of fracturing fluid. In both experiments, a shear type mechanism was found to be dominant in fault plane solutions of AE events. However, in the case of water injection, cracks extended rapidly with large drops in hole water pressure and bursts of AE, whereas in pressurization by the urethane sleeve, cracks extended stepwise with no such large drops in hole pressure and no bursts of AE. The difference in crack extension in the two experiments can be analyzed by comparing relations between crack length and stress intensity factor of mode I at a crack tip. The observation and analysis indicate that existence of fracturing fluid like water helps initiated cracks to extend rapidly and widely in hydraulic fracturing in actual HDR fields. Received September 12, 1996, accepted January 24, 1997     

考虑锈蚀的钢框架柱地震损伤模型研究

为准确评估锈蚀钢框架在地震作用下的损伤,对已有的地震损伤模型进行改进,并对框架柱的地震损伤特性进行分析。建立基于变形和能量组合的双参数损伤模型,对损伤模型中相应的参数给出具体定义和表达式,定义不同破坏等级的损伤指数范围。对3个具有不同锈蚀率的空间钢框架结构进行弹塑性时程分析,并对损伤模型的准确性进行验证。研究结果表明,该模型能够较好地描述锈蚀钢框架柱的地震损伤程度。研究结果可为该类结构构件的地震损伤评估以及基于损伤的抗震设计方法的建立提供理论依据。     

声发射技术在桥梁结构健康监测中的应用研究进展

声发射技术作为一种被动的、动态的监测手段,在工程和材料领域得到了广泛的应用,正日益受到桥梁结构健康监测研究者的关注。本文回顾了近年来国内外基于声发射技术的桥梁结构健康监测研究状况。首先,简要介绍了声发射的基本原理和声发射信号处理方法;其次,详细分析了声发射技术在桥梁结构健康监测中的研究成果,包括钢筋混凝土桥、钢结构桥、桥梁结构关键构件和无线声发射传感器及其网络等;最后,分析了声发射技术在桥梁结构健康监测领域应用中存在的一些问题,并对声发射技术的应用前景进行了探讨。     

基于时变地震损伤模型的多龄期钢框架结构易损性分析

基于时变地震损伤模型提出酸性大气环境作用下多龄期钢框架结构概率地震易损性分析的方法及步骤;考虑服役龄期对钢框架结构抗震性能的影响,分别建立时变概率地震需求模型、时变概率抗震能力模型及时变易损性模型;在概率地震需求分析及概率抗震能力分析的基础上,得到多龄期(20年、30年、40年、50年)钢框架结构的易损性模型及易损性曲线。     

钢框架结构的地震损伤研究

基于预定损伤法对钢框架构件主要设计参数进行损伤敏感度分析,研究主要设计参数与钢框架结构梁、柱损伤的关系;揭示钢框架结构梁、柱的损伤及梁、柱线刚度比、结构高宽比、柱轴压比、锈蚀率对楼层损伤的影响规律;获得楼层的损伤与整体结构损伤的关系,最终建立钢框架结构的损伤演化模型。研究成果可为建立地震激励下钢框架结构的损伤模型提供理论基础和数据支持。     

基于大数据的地震多发区域破坏程度估计模型设计

传统基于GIS的地震破坏程度估计模型,对于大数据的分析和处理性能差,评估效果不够理想,所以要设计基于大数据的地震多发区域破坏程度估计模型。塑造的模型体系结构由数据服务层、业务模型层、应用展现层构成。模型由基础数据控制模块、地震危险性模块、结构破坏性模块、损失评估模块、决策控制模块、文档控制模块五大功能结构构成,设计直接经济损失模块的逻辑流程和页面展示结果。模块采用随机权神经网络实现大数据环境下地震灾害破坏程度快速评估。实验结果说明,所设计模型实现了大数据环境下地震多发区域破坏程度的有效评估,具有较高的评估效率和精度。