岩石声发射的测量可以作为一种短临手段

利用测量地下或水中声波的变化特征来予报地震的方法，在国内外已有广泛的研究，而这方法的主要原理是建立在岩石大破裂（地震）之前会出现声发射的基础之上的。     

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     

声发射矩张量反演

地震矩张量反演是获取震源过程的有效方法.岩石变形过程中的声发射与地震类似,均是弹性应变能快速释放.如假设条件得到满足,矩张量反演方法同样可用于了解声发射震源过程.声发射矩张量反演可使用P波位移进行计算.当样品尺寸远大于声发射波长,且声发射由微破裂产生,声发射源的尺度很小时,P波矩张量反演可采用远场近似.本文首先针对声发射的特点,实现根据远场P波反演声发射矩张量的算法,并通过人工声发射实验对算法的正确性和可靠性进行了检验.最后,用声发射矩张量反演方法对花岗岩单轴压缩实验的声发射源特征进行了分析.结果表明：对于纯剪切破裂模式,声发射矩张量反演可得断层面;对于非纯剪切破裂模式,如纵向挤压导致的横向张性劈裂,由于存在多解性不能得到断层面,但可通过矩张量的迹区分破裂模式.     

声发射/微震监测煤岩瓦斯复合动力灾害的研究现状

煤岩瓦斯复合动力灾害是深井开采面临的一种由冲击地压和煤与瓦斯突出共同作用的新的灾害表现形式.微破裂前兆是煤岩瓦斯复合动力灾变过程显现的共性本质特征,具有微震和声发射活动性.笔者在收集和阅读大量国内外煤岩瓦斯复合动力灾害资料的基础上,对煤岩瓦斯复合型动力灾害的监测技术进行了研究.研究结果表明:声发射监测技术和微震监测技术的原理相同,不同的是频谱范围有差异.煤岩瓦斯复合动力灾变过程要经历从微小破裂萌生→扩展→集结和从无序到有序的发展过程,声发射和微震监测技术可以很好的对灾变的整个过程进行监测,是研究煤岩瓦斯复合动力灾害的重要手段,对研究煤岩瓦斯复合动力灾害机制和前兆辨识具有重要意义.     

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。     

地震电磁波发射的一种机制

本文介绍用天然石英岩块等所进行的电磁波发射实验.得到了频段范围和强度.提出岩层突然破裂和断层两侧岩石剧烈摩擦是产生地震电磁波的一种重要机制,其机理是石英晶体破碎时,电偶极子群的产生和消失.     

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.     

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     

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     

声发射信号频谱分析系统

声发射现象不仅在工程上,而且在地质上得到越来越广泛的研究。岩石声发射信号的频谱携带着有关材料特性,破裂机制以及信号传播路径上的构造特征等信息。因此声发射频谱分析成了声发射研究工作中最基本的工作之一。 1.声发射信号的基本特征及频谱分析系统存在的问题 个别的声发射信号是不可重复的单次性瞬态信号。一般认为,声发射信号是一种宽频带信号。它所复     

声发射序列研究的进展

天然地震实际上是地球介质的一种声发射现象。本文首先讲述了研究声发射序列的意义;尔后重点介绍了其研究现状,内容包括:声发射的时间序列特征、振幅一频度关系、时空分布和震源机制、谱特征及分维概念的引进;最后指出了利用声发射序列进行岩体破坏预测的问题。     

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。     

SF-1型岩石声发射测试仪

SF-1型岩石声发射测试仪是岩石力学实验研究的一种非常有用的测试仪器。它可以用来监测岩石或岩石样品在外力作用下,发生变化过程中由微破裂所产生的声发射现象。它不仅可以研究微破裂与应力、变形、波速、时间等的变化规律,而且还可以进一步研究微破裂与主破裂(大破裂)的关系。所以它在岩石或岩体的变形破坏实验研究中具有重要的意义。多年来,在进行岩石力学研究中一直缺少适用的声发射仪,从而影响了这方面工作的开展。为了当前     

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。     

超高速并行网络声发射观测系统

在实验室多通道高速数据采集系统中应用分布式并行控制技术 ,研制开发了 32通道、12位精度、最高 50Mhz采样率、每秒钟可以记录 10 0 0个以上声发射事件全波形的记录仪。这一系统的综合技术指标在国际上同类实验室中将处于领先地位。文中简要介绍了该系统的关键技术与主要性能     

一个急待发展的高科技手段——声发射(AE)

1990年10月22—25日在日本仙台市召开了第十届国际声发射学术会议(10-IAES)。作者有幸参加这次大会,目睹声发射技术在国际上的最新进展,并结识了“虽闻其名未见其人”的学术界权威和朋友,使自己对声发射的理论、观测与应用获得较为全面的认识。在这里愿与这个栏目读者共分享认识上得以提高的喜悦。在参加这次会议之前,,我对AE的认识仅限于岩石力学领域,如岩石破裂、隧道、工程、矿上微震等,总之,离不开石头或疙痞。但是参加这次会议的80篇论文中,竟然涉及到”高压     

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。     

第十届国际声发射大会简介

第十届国际声发射大会于1990年10月22—25日在日本仙台召开。国际声发射大会由日本无损探测学会(Japanese Society of NDI)主办,每两年举办一次。参加这次大会的有15个国家和地区的147名代表,其中包括国际知名的声发射学术权威,如哈迪(Hardy,美国)、     

实验室声发射到时数据定位处理方法

本文引入了两种新型的声发射(AE)定位方法:(1)列阵降幂法:通过调整传感器之间的相对位置,改善定位方程,使之线性化,最终推出AE定位方程的唯一解析解。(2)预标定搜索法:实验前,用AE模拟器标定测量区内各点的AE到时数据,实验后,将实验数据与标定数据逐个对比,搜索出AE源位置。它适用于在含复杂结构的样品中的AE定位。这两种方法都可大大节省计算时间。文中还讨论了误差分布,并给出了应用实例。