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.     

单轴加载过程中煤样破裂声波特征实验研究

为了研究单轴加载过程煤样破裂声波特征.采用实验测试的方法,对研究区煤样进行了单轴加载过程声波特征测试.并采用声发射计数、小波变换、时频分析等分析方法对测试结果进行了分析.分析结果显示:在煤样变形过程中,声发射变化特征与煤样变形特征具有较好的一致性.并且,在煤样发生破坏时,有明显的次声波异常变化.因此,可以采用次声波与声发射相结合的方法,对煤矿煤岩体的破坏进行预测.这对提高煤矿地质灾害预测的准确性具有重要意义.     

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。     

煤岩样单轴加载过程中次声波变化特征实验研究

进行煤样、岩样加载过程中的次声波变化特征研究,对进行煤矿井下地质灾害次声波监测具有重要意义.采用自主研发的煤岩蠕变-渗流试验系统和CASI-ISM-2013高精度电容式次声传感器进行煤岩样单轴加载过程次声波测试.通过FIR滤波器进行滤波、软阈值去噪,然后采用傅里叶变换对加载过程中次声波的频谱、时频特征进行对比、分析.分析结果显示:在煤、岩样发生峰值破坏之前都有次声波异常突变;与煤样相比,岩样产生的次声波事件具有更强的事件集中性和频率宽泛性.该研究成果证实了煤矿井下地质灾害次声波预测的可行性,并为该方法的进一步研究提供参考.     

不同单轴加压方式下岩石声发射的时间过程与频率特征

本文利用两个频率通道同时接收花岗岩标本及石灰岩标本在不同单轴加压方式下的声发射信号,研究了从加压到破坏的整个形变过程中,不同频道接收到的声发射率的变化特征.发现在各种加压方式下,花岗岩和石灰岩在破坏前,由不同频率通道接收到的声发射率均急剧增长;而在破坏的瞬间,高频通道接收的声发射率增长快于较低频率通道的声发射率.这两点可用来预测岩石的破坏.声发射率随轴向应力的变化与加压方式有关.匀速加压,加压过程中保持一段时间恒压或降压均对应一定的声发射率状态.有可能通过追踪声发射情况,推测应力变化趋势.     

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。     

不同加载速率下煤岩单轴压缩电荷感应规律研究

利用自主研制的电荷感应仪,建立单轴压缩条件下煤岩电荷感应试验系统.研究了煤、花岗岩、砂岩在不同加载速率下的电荷感应规律.试验结果表明:煤岩电荷感应最大值在应力达到极限强度前出现,且随加载速率增加,电荷最大值比应力极限强度提前出现时间有减短趋势.不同性质煤岩体,电荷感应最大值有较大区别,花岗岩电荷最大值大于煤电荷最大值,煤电荷最大值大于砂岩电荷最大值.当应力较小时,煤岩只产生微量的电荷信号,当应力达到煤岩极限应力的90%左右时产生大量的电荷信号,说明煤岩电荷感应存在应力阈值.因此,电荷感应方法作为预测预报动力灾害是可行的,值得深入研究.     

单轴压缩下昌平花岗岩大破裂前后声发射的序列特征——强震完整序列的实验模拟

引言 茂木清夫首次把岩石样品和模拟样品破裂的声发射序列与天然地震的序列特征加以对比研究,指出两者存在极其相似的序列特征,并进一步指出这种序列特征主要是由介质物性的均匀程度所决定的。Scholz从不同的角度重复了茂木的实验,但认为岩石样品     

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。     

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。     

单轴压缩下含断层带花岗岩声发射、微震和电荷感应实验

针对岩样在外载荷作用下失稳破坏前有声发射、微震和电荷等信号的异常变化特性,运用声发射、微震和电荷感应等全波形综合监测设备对含断层带花岗岩在单轴压缩下变形破裂过程的信号进行同步监测。结果表明:含断层带花岗岩在弹性变形阶段有明显的声发射、微震和电荷感应同步前兆信号,在试样失稳破坏阶段有同步的声发射、微震和电荷感应大幅值前兆信号。断层带对花岗岩试件强度的影响是显著的,含断层带试件的单轴抗压强度大大降低。随着断层带倾角的减小,试样的单轴抗压强度降低,岩样更容易失稳,失稳破坏的能量也更大。随着断层带倾角的减小,试样变形破裂过程的声发射、微震和电荷感应信号都增多,试样出现同步的前兆信号时的应力降低,在试样失稳破坏阶段声发射、微震和电荷感应前兆信号事件的持续时间都增大。断层带倾角30°时,声发射、微震和电荷感应信号突变性增加,进入危险阶段大大提前,大震级事件也显著增多,在矿井大倾角断层处更为危险。在试样失稳破坏阶段前同步产生密集且大幅值的声发射、微震和电荷感应信号,持续时间较短;在试样失稳破坏阶段同步产生密集且最强的声发射、微震和电荷感应信号,持续时间较长。声发射监测数据能较好地反映岩石的微小破裂情况,对声发射、微震和电荷感应前兆信号相结合分析,可以更准确地获得岩石失稳破坏的前兆信息。     

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...     

声发射与地震

近年来,在各个领域都在研究声发射现象,并已引起人们的注意。实际上,这种现象早就以各种完全不同的思路、在不同的领域进行过研究。1960年,笔者开始从实验地震学的立场,以不同于国内外研究的方式,测定岩石及其他不均匀固体材料在加力情况下发生的微破裂振动。地壳(地球表层约30公里的部分)是构造不均匀的材料,它因为受力而发生局部破裂,从而引起地震。因而,向这类不均匀材料加力时发生的微破裂振动,可以说就是人工地震。这种地震的发生方式,在一些重要之点上,与我们过去在自然界观测到的地震是共同的,所以,如能有效利用实验研究可以自由控制各种     

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.     

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     

单轴分级循环加载时冻结粉质黏土的动力特性试验研究

为研究冻结黏土的动力特性,在不同温度(-0.6℃,-1.0℃,-1.5℃)和不同频率(0.5 Hz,1.0 Hz,1.5 Hz,2.0 Hz,3.0 Hz)时开展单轴分级加载试验。结果表明,随动应变幅的增加,温度和加载频率对土的动刚度、阻尼特性和残余应变特性的影响越来越显著;骨干曲线均呈线性变化特征,相同动应变幅时动刚度随温度的降低和频率的增加而增大;阻尼比随动应变幅的增加先增加再逐渐减小,加载末期呈略微增加趋势;相同动应变幅值时阻尼比随温度的降低和频率的增加而减小;同一级荷载下残余应变随循环次数呈线性不断增加,加载级数越高,残余应变增长越快;不同温度和频率时dε_(pd)/dt随动应变幅的增加而增大,相同动应变幅时dε_(pd)/dt随温度的升高和频率的降低而增大。     

断层带破裂过程与声发射特点的实验研究

本文从破裂特点、声发射特点及应力位移曲线方面讨论了软弱夹层与主压应力轴交角对断层带活动的影响。实验证明,当交角大于45°时破裂分为三阶段;主震前在断层带及其附近有大量前震,并且沿断层两盘发生较明显的位移,但交角小于45°时则没有     

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     

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     

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