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岩石破坏过程声发射特征研究,页数：58字数：28133摘要岩石是典型的具有非均匀性的脆性材料，内部富含各种缺陷（微裂纹、孔隙、节理裂隙等），在受载破坏过程中会产生大量的声发射信号。由于声发射信号产生于岩石内部微裂纹的萌生或扩展，因此每个声发射信号都包含了岩石内部结构变化的丰富信息。研究和分析这些声发射信号的特征参数对于进...
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岩石破坏过程声发射特征研究
页数：58 字数：28133
摘 要
岩石是典型的具有非均匀性的脆性材料，内部富含各种缺陷（微裂纹、孔隙、节理裂隙等），在受载破坏过程中会产生大量的声发射信号。由于声发射信号产生于岩石内部微裂纹的萌生或扩展，因此每个声发射信号都包含了岩石内部结构变化的丰富信息。研究和分析这些声发射信号的特征参数对于进一步认识岩石破坏过程中内部裂纹的扩展规律以及预测预报矿山现场的冲击地压（岩爆）具有重要的价值。
本论文通过对岩石破坏过程的声发射实验和理论研究，得出如下结论：
（1）在连续循环加载实验中，随着载荷的增加，岩石在卸载过程中的损伤和声发射事件较加载过程增加更快，声发射数加卸载响应比Y值逐渐减低。大多数岩石在弹性变形后期Y值降到1左右。
（2）在应力水平低于峰值强度的50%时卸载后的重复加载过程中，在未达到前次加载应力水平之前时岩样的声发射事件数很少或不产生声发射，即出现典型的Kaiser 效应现象；而在超过50%峰值强度的应力水平卸载后的重复加载过程中则出现明显的声发射现象，即出现所谓的Felicity 现象。
（3）在有保载过程的实验中，由于保载过程的加入，在较低的应力水平卸载过程只产生极少的声发射信号。更多的是在保载过程中。加卸载响应比接近1的水平最低的也在峰值应力88.7%以后。而加保载响应比接近1的水平普遍在峰值应力50%左右。
（4）在有保载过程的实验中，在最后一个循环，即使加长保载时间声发射率依然很高且没有降低的迹象。也就是说，在岩石的临近破坏阶段即使不在加大应力，岩石也会在长时间保载过程中产生宏观破坏。可以想象矿房中的矿柱，相当于岩石的保载过程，如果矿柱所受应力比较大，经过较长的时间后，也会有岩爆的危险。
关键词：岩石破坏；声发射；加卸载响应比理论；Kaiser效应；循环加载；保载
目录
摘 要 Ⅰ
目录 II
第1章 绪 论 - 1 -
1.1研究的目的和意义 - 1 -
1.2研究背景 - 1 -
1.2.1 岩石声发射技术研究现状 - 1 -
1.3研究的主要内容和方法 - 5 -
1.3.1 拟采取的研究方法 - 5 -
1.3.2 技术路线及实施方案 - 5 -
第2章 声发射技术简介及实验过程 - 6 -
2.1 声发射技术 - 6 -
2.1.1声发射技术的概念 - 6 -
2.1.2声发射信号的产生 - 6 -
2.1.3声发射信号的传播特征 - 8 -
2.1.4声发射参数及分析 - 10 -
2.1.5声发射监测仪器 - 12 -
2.2 实验过程 - 14 -
2.2.1实验设备 - 14 -
2.2.2岩石试样制备 - 17 -
2.2.3加载方式及实验过程 - 18 -
第3章 循环加载条件下岩石破坏声发射特征 - 19 -
3.1 循环载荷下岩石破坏理论 - 19 -
3.1.1 岩石破坏和声发射之间的关系 - 19 -
3.1.2 岩石的Kaiser效应及Felicity效应 - 20 -
3.1.3 循环载荷下岩石损伤和声发射之间的关系 - 22 -
3.2 循环加载下岩石破坏特征 - 24 -
3.3 小结 - 35 -
第4章 循环加载条件下岩石破坏声发射特征进一步研究 - 37 -
4.1 研究背景 - 37 -
4.2 循环加载并进行保载下岩石破坏特征 - 37 -
4.3 小结 - 48 -
第5章 结 论 - 50 -
参考文献 - 51 -
致 谢 - 54 -
第1章 绪 论
1.1研究的目的和意义
从岩石力学的应用领域可以看出，岩石力学的产生与发展是与人类的生产活动息息相关的。岩石在工程中的两大状态，一是稳定平衡，二是失稳破裂。长期以来，人们对前者的研究较为广泛和深入，而对后者则研究的较少。但岩石力学研究的最根本问题还是岩石（体）失稳破坏问题，岩石（体）失稳破坏会涉及到很多地质灾害问题，诸如：地震、岩质边坡失稳、冲击地压（矿震）以及岩爆等。研究非稳定平衡无疑会指导人们对工程结构的防护采取相应的措施。而对于岩石破裂失稳过程，则主要是研究非人为控制条件下岩石的破坏状态，旨在认识自然力或工作施载条件下岩石破裂过程中所显现的特殊现象（如矿井中的岩爆、地震等），探索自然规律，从而寻求有关失稳的前兆特征，进行相应的预报措施。
岩石是由多种矿物组成的结合体，含有许多裂缝和空洞等不连续面，是一种非均匀的非线性体,其受载特性和其他材料有很大的不同。由于岩土工程在施工和运营阶段，经常会遇到循环载荷的作用，岩体在循环载荷作用下的力学性能是影响岩土工程长期稳定性的重要因素之一，而声发射作为一种研究岩石受载变形、损伤、破坏演化规律的有效技术，已经广泛应用于实际工程中。
页数：58 字数：28133
摘 要
岩石是典型的具有非均匀性的脆性材料，内部富含各种缺陷（微裂纹、孔隙、节理裂隙等），在受载破坏过程中会产生大量的声发射信号。由于声发射信号产生于岩石内部微裂纹的萌生或扩展，因此每个声发射信号都包含了岩石内部结构变化的丰富信息。研究和分析这些声发射信号的特征参数对于进一步认识岩石破坏过程中内部裂纹的扩展规律以及预测预报矿山现场的冲击地压（岩爆）具有重要的价值。
本论文通过对岩石破坏过程的声发射实验和理论研究，得出如下结论：
（1）在连续循环加载实验中，随着载荷的增加，岩石在卸载过程中的损伤和声发射事件较加载过程增加更快，声发射数加卸载响应比Y值逐渐减低。大多数岩石在弹性变形后期Y值降到1左右。
（2）在应力水平低于峰值强度的50%时卸载后的重复加载过程中，在未达到前次加载应力水平之前时岩样的声发射事件数很少或不产生声发射，即出现典型的Kaiser 效应现象；而在超过50%峰值强度的应力水平卸载后的重复加载过程中则出现明显的声发射现象，即出现所谓的Felicity 现象。
（3）在有保载过程的实验中，由于保载过程的加入，在较低的应力水平卸载过程只产生极少的声发射信号。更多的是在保载过程中。加卸载响应比接近1的水平最低的也在峰值应力88.7%以后。而加保载响应比接近1的水平普遍在峰值应力50%左右。
（4）在有保载过程的实验中，在最后一个循环，即使加长保载时间声发射率依然很高且没有降低的迹象。也就是说，在岩石的临近破坏阶段即使不在加大应力，岩石也会在长时间保载过程中产生宏观破坏。可以想象矿房中的矿柱，相当于岩石的保载过程，如果矿柱所受应力比较大，经过较长的时间后，也会有岩爆的危险。
关键词：岩石破坏；声发射；加卸载响应比理论；Kaiser效应；循环加载；保载
目录
摘 要 Ⅰ
目录 II
第1章 绪 论 - 1 -
1.1研究的目的和意义 - 1 -
1.2研究背景 - 1 -
1.2.1 岩石声发射技术研究现状 - 1 -
1.3研究的主要内容和方法 - 5 -
1.3.1 拟采取的研究方法 - 5 -
1.3.2 技术路线及实施方案 - 5 -
第2章 声发射技术简介及实验过程 - 6 -
2.1 声发射技术 - 6 -
2.1.1声发射技术的概念 - 6 -
2.1.2声发射信号的产生 - 6 -
2.1.3声发射信号的传播特征 - 8 -
2.1.4声发射参数及分析 - 10 -
2.1.5声发射监测仪器 - 12 -
2.2 实验过程 - 14 -
2.2.1实验设备 - 14 -
2.2.2岩石试样制备 - 17 -
2.2.3加载方式及实验过程 - 18 -
第3章 循环加载条件下岩石破坏声发射特征 - 19 -
3.1 循环载荷下岩石破坏理论 - 19 -
3.1.1 岩石破坏和声发射之间的关系 - 19 -
3.1.2 岩石的Kaiser效应及Felicity效应 - 20 -
3.1.3 循环载荷下岩石损伤和声发射之间的关系 - 22 -
3.2 循环加载下岩石破坏特征 - 24 -
3.3 小结 - 35 -
第4章 循环加载条件下岩石破坏声发射特征进一步研究 - 37 -
4.1 研究背景 - 37 -
4.2 循环加载并进行保载下岩石破坏特征 - 37 -
4.3 小结 - 48 -
第5章 结 论 - 50 -
参考文献 - 51 -
致 谢 - 54 -
第1章 绪 论
1.1研究的目的和意义
从岩石力学的应用领域可以看出，岩石力学的产生与发展是与人类的生产活动息息相关的。岩石在工程中的两大状态，一是稳定平衡，二是失稳破裂。长期以来，人们对前者的研究较为广泛和深入，而对后者则研究的较少。但岩石力学研究的最根本问题还是岩石（体）失稳破坏问题，岩石（体）失稳破坏会涉及到很多地质灾害问题，诸如：地震、岩质边坡失稳、冲击地压（矿震）以及岩爆等。研究非稳定平衡无疑会指导人们对工程结构的防护采取相应的措施。而对于岩石破裂失稳过程，则主要是研究非人为控制条件下岩石的破坏状态，旨在认识自然力或工作施载条件下岩石破裂过程中所显现的特殊现象（如矿井中的岩爆、地震等），探索自然规律，从而寻求有关失稳的前兆特征，进行相应的预报措施。
岩石是由多种矿物组成的结合体，含有许多裂缝和空洞等不连续面，是一种非均匀的非线性体,其受载特性和其他材料有很大的不同。由于岩土工程在施工和运营阶段，经常会遇到循环载荷的作用，岩体在循环载荷作用下的力学性能是影响岩土工程长期稳定性的重要因素之一，而声发射作为一种研究岩石受载变形、损伤、破坏演化规律的有效技术，已经广泛应用于实际工程中。
