岩石劈裂实验声发射的特性研究
北山花岗岩三轴压缩条件下声发射特性研究
破坏 后 产 生 显 著 体 积 膨 胀 的过 程 。声 发 射 试
验能 够定 量 描 述 岩 石 在 受 荷 变 形 过 程 中 内部 晶格错 位 或微裂 纹 扩展 演化 规 律 ｌ １ ］ 。采 用声
析提 供必 要 的力学 参数 与计 算模 型 。
发 射监 测 技 术 ，可揭 示 岩 石 破 裂 过 程 与 声 发
射监测 ，研究在不 同围压条件下花 岗岩的强度特性和破坏机理 ，探究其在 变形 破坏过程中的声发射 参 数变化规律 ，得 出岩石破裂各个 阶段 的声 发射 规律及其应力水平 ，获得 裂隙初 始应 力 、裂隙损伤应 力 和峰值应力的强度包络线 ，为进一步建立工程 岩体 的强度准则创造前提条件 ，为工程稳 定性 数值模拟
初 始 应 力 、裂 隙 损 伤 应 力 和 峰 值 应 力 的 强 度 包 络 线 ，为 后 期 的 地 下 实 验 室 工 程 稳 定 性 分
注 的焦 点 。岩 石 的 破 坏 过 程 本 质 上 是 与微 裂 隙行 为 有 关 的 现 象 ，是 在 加 载 过 程 中其 内 部
颗粒 以及 颗 粒 之 间 发 生 相 对 移 动 、断 裂 ，进 而导 致 微 裂 隙 的 萌 生 、发 展 和 贯 通 ，并 在 其
第 ２ ９卷 第 ２ 期
２ ０ １ ３ 年
３月
地
质
Ｖｏ １ ． ２ ９ Ｎｏ ． ２
Ｍａ ｒ ． ２ ０ １ ３
Ｇｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
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分析提供必要 的力学参数与计算模 型 。
岩石破坏过程中的声发射分布规律及其分形特征
岩石破坏过程中的声发射分布规律及其分形特征下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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岩石声发射特性研究综述
岩石声发射特性研究综述岩石声发射（Acoustic Emission，AE）是指在材料受到外部应力作用时，产生的微小弹性波信号。
岩石声发射技术已经在地质工程、地震研究和岩石力学等领域得到广泛应用。
本文将综述岩石声发射特性的研究进展，包括岩石声发射监测技术、声发射源机制及其特性分析、声发射参数的计算和分析方法等。
岩石声发射监测技术是岩石声发射研究的基础，包括传感器选择和布置、信号处理以及数据记录等。
传感器的选择和布置对声发射信号的采集和分析至关重要。
一般来说，使用压电传感器作为接收器是常见的选择，其能够高效地接收声发射信号。
而传感器的布置则应尽可能均匀地覆盖监测区域。
此外，在声发射信号的采集过程中，还需要进行有效的信号处理和数据记录，以实现有效的数据分析和后续计算。
声发射源的机制及其特性分析是岩石声发射研究的核心内容之一、声发射源可以分为几类，包括裂纹扩展、颗粒破裂和岩石变形等。
裂纹扩展是最常见的声发射源，它通常是由于外部应力作用下岩石内部的微裂纹扩展导致的。
颗粒破裂通常发生在岩石或土壤中的颗粒间隙处，它可以被视为一种弹性波波导效应。
而岩石变形则是由于岩石的弹性和塑性变形引起的。
以上各类声发射源均有其特定的声发射信号特征，可以通过信号分析方法进行辨识和解析。
声发射参数的计算和分析方法是岩石声发射研究的重要内容。
声发射事件的分析通常包括声发射数量、声发射能量和声发射位置等参数的计算和分析。
声发射数量是指在一定时间内发生的声发射事件数目，它可以反映岩石的破裂活动程度。
声发射能量则是指声发射事件产生的能量，它可以分析岩石的破裂强度和能量释放模式。
而声发射位置则是指声发射事件产生的位置，它可以揭示岩石内部的破裂过程和扩展方向。
通过对这些参数的计算和分析，可以深入了解岩石的力学行为和破裂机制。
综上所述，岩石声发射特性研究涉及到岩石声发射监测技术、声发射源机制及其特性分析以及声发射参数的计算和分析方法等多个方面。
声发射实验原理
声发射实验一.原理声发射是指材料在受到外载荷作用时，其内部贮存的应变能快速释放产生弹性波从而发出声响的现象。
德国物理学家Kaiser发现经过一次应力作用的磁滞材料如金属，当再次加载到先前经受过的应力水平后，其声发射活动将突然增加，这种岩石的声发射活动能够“记忆”岩石所受过的最大应力的效应成为Kaiser效应。
从很少产生声发射到大量产生声发射的转折点成为Kaiser点，该点对应的应力即为材料先前受到的最大应力。
实验理论正是利用Kaiser点的测取来得到地应力的大小。
通常认为声发射是岩石的微破裂造成的，在岩石承载大于历史最大应力条件时，岩石出现新的微破裂，产生较强的声发射信号，出现Kaiser点。
但实际情况往往会出现在最近一次应力历史中所曾受到过的最大应力处的Kaiser效应较为明显，并非遵循上面的理论解释，并且对于某些试样，声发射信号过于剧烈且频繁，Kaiser点难于确定，于是采用重复加载的方法，利用抹录不尽点来寻找Kaiser点。
二.常规声发射实验常规声发射实验指的是单轴加载条件下的声发射实验。
1.实验装置主要由声发射仪、载荷传感器、伺服增压器、控制器、液压源以及加压缸组成。
图1. 常规声发射实验装置2.实验的基本过程MTS电液伺服系统以某一加载速率均匀的给岩样施加轴向载荷，声发射探头牢固的贴在岩心侧面上，用它来接受受载过程中的声发射信号，岩样所受的载荷及声信号同时输入Locan AT—14ch声发射仪进行处理、记录，给出岩样的声发射信号随载荷变化的关系曲线。
由上述的Kaiser效应原理，在声发射信号曲线图上找出声发射信号明显增加处，记录下此处载荷大小，即为岩石在地下该方向所受的地应力。
据此，可以求得试验岩石在深部地层所受的地应力（指主应力）。
3.实验的数据解释由于岩石在地下受三向力作用，所以要在不同方向取心进行试验，通常在室内对取自现场的岩心要在垂直方向取一块，在垂直岩心轴线平面内相隔45度取三块（如图2所示），由上述四个方向岩心进行试验测得四个方向的正应力，利用以下公式确定深部岩石地应力。
岩石峰值应力前后声发射特性研究
岩石峰值应力前后声发射特性研究-工程论文岩石峰值应力前后声发射特性研究段晓亮DUAN Xiao-liang；鲁会军LU Hui-jun（昆明理工大学国土资源工程学院，昆明650093）（Faculty of Land Resource Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093，China）摘要：采用TAW-2000D微机控制电液伺服岩石三轴试验机和SDAES型数字声发射仪组成的动态测试系统，对云南大红山铜矿白云岩进行了单轴压缩条件下的声发射试验，研究岩石在峰值应力前后声发射特性。
试验结果表明：加载早期就有声发射活动，岩样在试验接近峰值强度时单位时间内的应力增长速度减小、声发射事件率出现明显下降，即出现相对平静期，峰值强度后的声发射现象仍然明显。
Abstract：This paper uses the TAW-2000D computer to control the dynamic testing system consisting of servo triaxial testing machine and SDAES digital acoustic emission analyzer，conducts the acoustic emission test of the Yunnan Dahongshan copper mine dolomite under the uniaxial compression condition，and studies the acoustic emission characteristics of rock before and after reaching the peak stress. The results show that：there is acoustic emission activity in the early loading period，the per unit time stress growth rate of rock sample decreases when the test near peak intensity，acoustic emission rate decreases significantly，namely appears the relatively quiet period，and theacoustic emission phenomenon is still evident after the peak intensity.关键词：岩石力学；声发射；单轴压缩；峰值应力Key words：rock mechanics；acoustic emission；uniaxial compression；peak stress中图分类号：TU457 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）18-0146-02作者简介：段晓亮（1990-），男，江西九江人，硕士，研究方向为岩土工程。
岩石应变岩爆实验声发射频谱特征
大尺度片麻岩试件（105 cm×40 cm×10 cm）在 循环荷载作用下声发射频率范围为 50~250 kHz［7］。 混凝土在低荷载作用下声发射频率分布范围为 10~ 50 kHz，分布窄，频率较低，幅值较小。有微裂纹产生 时，出现 165 kHz 的高频成分。随着荷载增加，10~ 165 kHz 频宽范围内的幅值增大。当宏观裂纹形成 时，高幅值的声发射频率位于 15 kHz 左右，而在临近 破坏前，高幅值覆盖了 10~165 kHz，声发射活跃［8］。 花岗岩节理摩擦滑移产生的声发射信号频率范围为 78.1~312.5 kHz［9］。
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总第 626 期
现代矿业
2021 年 6 月第 6 期
期声发射在室内岩石实验应用主要是对荷载—声发 射特征—破坏特征的关系进行分析。随着技术进 步，声发射定位精度提高，实现了采用矩张量理论对 声发射数据进行分析，判定声发射源张拉或剪切类 型［3］。现场矿山开采过程中通过建立声发射微震监 测网，实时监测声发射信息，用于预警［4］。
本研究根据声发射波的传播及衰减规律，根据 已有的研究成果，对室内应变岩爆实验条件下岩石 材料破坏过程中的声发射频谱特征进行分析，并就
如何分析应用室内实验声发射结果进行初步说明。
1 声发射波的传播及衰减特征
一般认为采用声发射技术对材料进行研究时，
有一个频率适用范围［11］。岩石材料声发射频率范围
加载速率影响的岩石变形场演化及声发射特征实验研究
加载速率影响的岩石变形场演化及声发射特征实验研究加载速率是岩石变形和破裂过程中的重要参数之一，对岩石变形场的演化和声发射特征具有显著影响。
为了深入研究加载速率对岩石变形和声发射特征的影响，本实验进行了一系列加载速率变化的岩石变形场实验研究。
本实验选择了一块具有典型物理力学性质的花岗岩样本作为研究对象。
在实验中，我们将岩石样本放置在加载装置中，并通过施加不同的加载速率来模拟岩石在不同加载条件下的变形过程。
实验中，我们分别选取了快速加载、中等加载和慢速加载三种不同的加载速率，并观察了岩石样本在不同加载速率下的变形和声发射特征。
实验结果表明，不同加载速率下岩石变形场的演化过程存在明显差异。
在快速加载条件下，岩石样本出现了较大的应力集中和裂纹扩展现象，变形过程较为剧烈。
与之相比，在慢速加载条件下，岩石样本的变形过程较为缓慢，应力集中和裂纹扩展现象较为有限。
中等加载速率下，岩石样本的变形过程介于快速加载和慢速加载之间。
此外，在不同加载速率下，岩石样本的声发射特征也存在差异。
实验结果显示，快速加载条件下，岩石样本的声发射事件频率较高，并且声发射事件持续时间较短。
与之相比，在慢速加载条件下，岩石样本的声发射事件频率较低，并且声发射事件持续时间较长。
中等加载速率下，岩石样本的声发射特征介于快速加载和慢速加载之间。
综合实验结果可知，加载速率是影响岩石变形和声发射特征的重要因素。
不同加载速率下，岩石的变形过程和声发射特征存在差异，这对于理解岩石的力学行为和预测岩石破裂的过程具有重要意义。
本实验为进一步研究加载速率对岩石变形和声发射特征的影响提供了实验基础，并为岩石工程和地质灾害预测提供了参考依据。
煤岩体破裂过程中声发射行为及时空演化机制_左建平
第30卷第8期岩石力学与工程学报V ol.30 No.8 2011年8月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Aug.，2011煤岩体破裂过程中声发射行为及时空演化机制左建平1，2，裴建良3，刘建锋3，彭瑞东1，李岳春2(1. 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京 100083；2. 中国矿业大学力学与建筑工程学院岩石力学与分形研究所，北京 100083；3. 四川大学水利水电学院，四川成都 610065)摘要：利用MTS 815试验机和声发射监测系统对单体岩石、单体煤和煤岩组合体进行单轴试验下的声发射测试，找出三者之间破坏机制的差异，从而为现场微震监测提供指导。
试验结果表明，随着荷载的增加，单体岩石、单体煤及煤岩组合体的累积声发射数都增加，并且煤及煤岩组合体单位体积的声发射数要比岩石的声发射数高1个数量级，这主要是煤的强度较低且内部结构松软破碎所致。
通过区分不同时段的声发射特征，得出三者破坏存在本质差异：随着荷载的增加，岩石的时段声发射数逐渐增多，煤的时段声发射数逐渐减少，而煤岩组合体的时段声发射先逐渐增加后逐渐减少。
岩石的抗拉强度最高，煤的最低，而煤岩组合体的位于单体岩石和煤之间。
对于煤岩组合体，岩石内部的声发射数约占声发射总数的10%～30%，煤体占70%～90%；并且声发射的空间分布主要受煤体结构及原生裂隙的影响。
关键词：岩石力学；煤岩组合体；声发射；破坏机制；三维空间定位中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2011)08–1564–07INVESTIGATION ON ACOUSTIC EMISSION BEHA VIOR AND ITSTIME-SPACE EVOLUTION MECHANISM IN FAILURE PROCESS OFCOAL-ROCK COMBINED BODYZUO Jianping1，2，PEI Jianliang3，LIU Jianfeng3，PENG Ruidong1，LI Yuechun2(1. State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining，China University of Mining and Technology，Beijing 100083，China；2. Institute of Rock Mechanics and Fractals，School of Mechanics and Civil Engineering，China University of Mining andTechnology，Beijing100083，China；3. College of Water Resources and Hydropower，Sichuan University，Chengdu，Sichuan610065，China)Abstract：Both of MTS 815 testing system and acoustic emission (AE) monitoring system are used to measure the AE activities of single rock，single coal and coal-rock combined body under uniaxial compression test. We focus on finding the discrepancies of failure mechanisms of the three；and then it can provide guidance for microseismic monitoring in the field. The experimental results indicate that with the increase of load，the cumulative AE numbers of single rock，single coal and coal-rock combined bodies are increasing. In addition，the AE numbers of unit volume of single coal or coal-rock combined body is about 1 order of magnitude more than those of single rock. It can be attributed to the low coal strength and its internal fractured structure. Through comparison of the AE numbers of different periods，we find the essential characteristics among the three kinds of samples. With the increase of load，the AE number in a time interval gradually increases in rock，decreases in coal，and increases initially and then decreases in coal-rock combined body. In the three kinds of samples，single rock and coal have the maximum and the minimum failure strength，respectively. However，the failure strength of coal-rock combined收稿日期：2011–02–14；修回日期：2011–03–31基金项目：高等学校全国优秀博士学位论文作者专项资金(201030)；国家重点基础研究发展计划(973)项目(2010CB732002)；教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET–09–0726)作者简介：左建平(1978–)，男，博士，1999年毕业于中南大学机电工程学院机辆工程专业，现任副教授，主要从事岩石力学、损伤、断裂及数值计算等方面的教学与研究工作。
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（ ａｕｔ ｏ Ｌｎ ｅｏｒｅＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｋ ｎ ｉ ｎｖｒｉ ｆ ｃ ｎｅａｄＴｃｎｌｇ ， ｕｍｉ ５０ ３ Ｃ ｉａ Ｆ ｃｌ ｆ ａ ｄＲ ｓｕｃ ｎｉ ｅ ｎ ， ｕ ｍｎ Ｕ ｉ ｓｙｏ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｙ Ｋ ｎ ｎ ６０ ９ ， ｈ ） ｙ ｎ ｉ ｇ ｅ ｔ Ｓｅ ｏ ｇ ｎ
层 理 加 载 时并 不 明显 。
关键词 ： 声发射 ； 劈裂试验 ； 单轴压缩 ； 能量 ； 层理 中图分类号 ：Ｄ １ Ｔ ３５ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６ １ ４ ７ （００ ０ ０４ ０ １７ — １２ ２ １ ）２— ０４— ５
Байду номын сангаас
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类岩石的声 发射特性差别较大。劈裂条件下 ， 三种岩石试件 的抗拉强度 之 比为 １ ０ ８ ： ．２ 累计 Ａ ： ．２ ０５ ； Ｅ事件数之 比 为 １０ ６ ： ．０ 累计能量之比为 １０ ５ ： ．７ ：． １０ ８ ； ：．２ ０ ８ 。尤其是层理 明显的第一组和第二组岩石 ， 压缩条件下 ， 沿垂直层理 方 向加载的声发射活动要 比沿平行层理方向加载 时强 的多 ； 劈裂条 件下 ， 沿垂 直层理方 向加载时 的累计 声发射数 比沿平行层理方 向加载时多 ， 而累计能量 的结果正好相反 。同时压缩条件下 的累计声发射数 和累计 能量远大于劈 裂条件下的情况 。多数劈裂试件在垂直层理加载时 ， 破坏 前有一段声 发射活动和能 量相对较少 的平静期 ； 平行 但
（ Ｅ ｉ ｐｓ ｆ ａｄｔ ｅｒ ｋｓｍ ｌｓ ｒ ａｐ ｏｐ ｒ ｉｅｏ ｕｎｎ ｈ ｅｕｔ ｓｏ ａ Ａ ｅａｉ ｆ Ａ ）ｗｔ ３ｔ ｅ ｎｓ ｎ ｃ ａ ｐ ｏ Ｎ ｎｏｃｐ ｅ ｍｎ ｆ ｎ ａ．Ｔ ｅｒｓｌ ｈｗ ｔ ｔ Ｅ ｂｈ ｖ ｒｏ ｈ ｙ ｏｓ ｏ ｏ ｅ ｆｍ Ｙ ｓ ｈ ｏ
第 ６ 卷 第２ ２ 期
有 色 金
属（ 矿山部分）
２１ ００年３ 月
岩石劈裂实验声发射的特性研究
罗鹏 辉 ， 贤斌 ， 余 邓琦
（ 昆明理工 大学 国土 资源工 程学院 ， 云南 昆明 ６０９ ） ５０３
摘 要： 对云南南坡铜矿三种砂岩进行 了巴西劈裂 和单 轴压缩条件 下的声发射特性 试验 。结果表 明， 同种 不
ｔ ｅ ｅ ｒ ｃ ｓｖ ｒ ｄ ｑ ｉ ａ ｇ ．Ｕｎ ｅ ｒ ｚｌ ｎ ｔｓｓ ｈ ｅ ｓ ｅ ｓ ｅ ｇ ｈ ｒ ｔ ｆ３ ｔｐ ｓｏ ａ ｄ ｔｎ ｏ ｋ ｓ ｍｐ ｅ ｓ１ ｈ ｓ ｏ ｋ ａｉ ｕｔ ｌｒ ｅ ｅ ｅ ｄ ｒＢ ａ ｉ ａ ｅ ｔ ，ｔ ｅ ｔ ｎ ｉ ｔ ｎ ｔ ａｉ ｏ ｙ ｅ ｆｓ ｎ ｓｏ ｅ ｒ ｃ ａ ｌｓ ｉ ： ｉ ｌ ｒ ｏ ０ ８ ： ． ２．ＡＥ ｃ ｍｕ ａｉｅ Ｅ ｅ ｔ ｒ ｔ ｓ１ ０ ６ ： ． Ｏ ａ ｄ ＡＥ ｃ ｍｕａ ｉｅ Ｅ ｅ ｇ ａｉ ｓ１ ０ ５ ： ． ７ ． ２０ ５ ｕ ｌｔ ｖ ｎｓ ａｉ ｉ ： ． １ ０ ８ ｎ ｕ ｌｔ ｎ ｒ ｒ ｔ ｉ ： ． ２ ０ ８ ．Ｆ ｒｔ ｏ ｏ ｅ ｖ ｏ ｖ ｙ ｏ ｏ ｆｔ ｗ ｈ ｔ ｒｅ ｒ ｃ ｙ ｅ ｈ ｔ ｅ ｄｎ ｓ ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ ｏ ｖ ｏ ｓ ｈ ｅ ｏ ｋ ｔ ｐ ｓｔ ａ ｄ ｉ ｇ ｅ ｅｏ ｅ ｂ ｉ ｕ ｌ ｂ ｙ，ＡＥ ａ ｔ ｉ ｎ Ｕｎ￣ ｉ ｃ ｍｐ ｅ ｓ ｅ ｔ ｓ ｒ ｃ ｔ ｎ ｅ ｎ ｔｅ ｄ — ｃｉ ｔ ｉ ｉ Ｍ ｏ ｒｓ ｉ ｅ ｔ ａｅ ｍｕ ｈ ｓｒ ｇ ｒｏ ｈ ｉ ｖｙ ｖ ｓ ｏ ｒ ｃｉｎ ｐ ｒ ｅ ｄｃ ｌ ｒ ｏ ｔ ｅｂ ｄ ｉ ｇ ｈ ｌ ｎ Ｂ ａ ｉ ａ ｅ ｔ ，ｈ ｕ ｅ ｆＡＥ ｃ ｍｕ ａｉｅ Ｅｖ ｎ ｓａ ｅ ｍｕ ｈ ｌ ｒｅ ｎ ｔ ｅ ｅ ｔ ｅｐ ｎ ｉｕ ａ ｈ ｅ ｄｎ ，ｗ ｉ ｉ ｒ ｚｌ ｎ ｔ ｓ ｔ ｅ ｎ ｍｂ ｒ ｕ ｌ ｔ ｅ ｔ ｒ ｃ ａ ｇ ｒｏ ｏ ｔ ｅ ｉ ｓ ｏ ｖ ｈ ｄ ｒｃｉ ｎ ｐ ｒ ｅ ｄｃ ｌｒｔ ｈ ｅ ｄ ｎ ｕ ｈ ｅ ｕ ｔ ｏ Ｅ ｃ ｍｕ ａｉｅ Ｅ ｅ ｇ ｅ ｃ ｎｒ ｒ ． Ｕｎ ｅ ｒ ｚｌ ｎ ｔｓｓ ｈ ｉ ｔ ｅ ｎ ｉｕ ａ ｏ ｔ ｅ ｂ ｄ ｉｇ ｂ ｔｔｅ ｒ ｓ ｌ ｆ Ａ ｕ ｌｔ ｎ ｒｙ ａ ｏ ｔ ｙ ｅ ｏ ｐ ｓ ｖ ｒ ａ ｄ ｒ Ｂ ａ ｉ ａ ｅ ｔ ，ｔ ｅ ｉ