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中南大学学报（自然科学版） 2024年第7期55卷 2763-2779页

作者：朱凌崔圣华裴向军孙平贺梁玉飞孙梦宇中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 滑坡灾害风险预警与防控应急管理部重点实验室(成都理工大学) 四川成都610059 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学) 四川成都610059

斜坡岩体裂隙中广泛存在后期次生胶结物,地震过程中次生胶结岩体极易发育密集微裂纹。开展单轴静荷载和加卸载试验,通过声发射频谱演化特征研究荷载条件下次生胶结物对岩体微裂纹扩展过程的影响。研究结果表明:静荷载下小尺度裂纹、微... 详细信息

斜坡岩体裂隙中广泛存在后期次生胶结物,地震过程中次生胶结岩体极易发育密集微裂纹。开展单轴静荷载和加卸载试验,通过声发射频谱演化特征研究荷载条件下次生胶结物对岩体微裂纹扩展过程的影响。研究结果表明:静荷载下小尺度裂纹、微小裂纹、沿晶裂纹和穿晶裂纹贯穿整个试验过程,低频高频信号对应的大尺度裂纹主要产生在不稳定扩展阶段,加卸载条件下声发射主频演化类型受到次生胶结物面积的影响,次生胶结物对岩体损伤起主要控制作用,降低了造成岩体损伤的应力阈值,加卸载作用下次生胶结物与岩石性质差异造成的非协调变形是造成损伤的根本原因。

关键词：次生胶结岩体加卸载声发射频谱渐进损伤

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岩石应变岩爆实验声发射频谱特征

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现代矿业 2021年第6期37卷 115-118页

作者：苗金丽中铁六局集团有限公司北京市海淀区100036 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室

岩石破坏模式不同时,声发射频谱特征也会有一定区别,根据声发射波的传播与衰减理论,传播距离不同时,相同幅度变化率所对应的频率与距离成反比减小。分别以花岗岩、砂岩及石灰岩等3种岩石试件,进行了应变岩爆实验。结果表明,相同测试条件... 详细信息

岩石破坏模式不同时,声发射频谱特征也会有一定区别,根据声发射波的传播与衰减理论,传播距离不同时,相同幅度变化率所对应的频率与距离成反比减小。分别以花岗岩、砂岩及石灰岩等3种岩石试件,进行了应变岩爆实验。结果表明,相同测试条件下,不同岩石在各应力水平作用下,发生张、剪破坏形式及破坏尺度不同,其频率相对集中的范围有一定差异。高强度花岗岩主频在180 kHz左右相对集中;砂岩显示2个主频,分别为180和90 kHz;石灰岩主频为80 kHz;高应力快速卸载及岩爆阶段产生大量破裂及大尺度破坏事件,一般对应较高幅值,低频高幅值比例增加,且频率范围增大。根据岩石不同阶段破坏所表现出的声发射频谱特征,可以研究分析工程岩体破坏声发射前兆,提供工程预警服务。

关键词：声发射频谱破坏模式破坏尺度应变岩爆弹性波衰减

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声波传播衰减特性及其对岩石声发射的影响

声波传播衰减特性及其对岩石声发射的影响

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作者：敬晨辉华北水利水电大学

学位级别：硕士

声发射是产生于固体内部损伤的弹性波,当它在岩石等固体介质中传播时,会携带许多与介质性质相关的信息,根据这些信息可以推测固体的应力状态和结构特征,从而解决相应的工程地质问题。但是,波的传播衰减会严重影响声发射波形的幅值、频... 详细信息

声发射是产生于固体内部损伤的弹性波,当它在岩石等固体介质中传播时,会携带许多与介质性质相关的信息,根据这些信息可以推测固体的应力状态和结构特征,从而解决相应的工程地质问题。但是,波的传播衰减会严重影响声发射波形的幅值、频率等特征,因此有必要厘清声波传播衰减规律,明确传播衰减对声发射的具体影响。基于固体内耗和声波传播理论,本文首先推导了声波物理衰减和几何衰减的理论公式,使用钢、铝、铜、砂岩开展了声波衰减试验,对声波衰减理论公式进行验证分析。其次,通过不同频率、不同振幅复合声波的衰减实验,研究了复合脉冲波的传播衰减特性。最后,依据上述研究成果,结合岩石的单轴压缩声发射监测试验结果,深入讨论了声波传播衰减对岩石声发射频谱和声发射b值的影响,取得以下成果:(1)声波在固体介质中的传播衰减包括几何扩散衰减和物理吸收衰减,其中几何衰减起主导作用。总体上,声波幅值总衰减随传播距离的增大而增大;在激发频率为共振频率(介质固有频率)时衰减最小,远离共振频率时衰减迅速增加。试验结果表明,声波的几何衰减趋势与总衰减一致,可以用几何衰减系数k来表征,k值在共振频率时最大,表明几何衰减最小;声波的物理衰减可以用品质因子的倒数Q和物理衰减系数来表征,随材料弹性模量增加,物理衰减系数和Q值均越小。声波的物理衰减与其频率和传播距离成正比,高频下(300k Hz)长度为2000mm的波导杆中声波幅值物理衰减占比已经超过10%,不能忽略。(2)多种频率成分的复合声波传播衰减试验发现,声发射频谱图中的主频带均在介质的固有频率附近,主频带以外的频率成为主频需要更大的能量。其中,声发射中的低频成分很少能成为主频,贯频成分需要至少大于3倍共振频率的能量,而高频成分则需要大于5倍共振频率的能量,即贯频、高频等声发射事件的出现,意味着材料内部损伤释放了更高的能量。(3)在进行岩石声发射频谱的分析中,不能忽略岩石固有频率的影响。当声发射脉冲中的频率成分为岩石的固有频率时,幅值及能量衰减较小,而其他频率成分衰减迅速,从而凸显出主频带,这表明岩石声发射主频带的出现是声波衰减的结果。实验发现,白砂岩声发射频谱显示出41k Hz和95.7k Hz两个主频,即为白砂岩的固有频率,其他频率在频谱中成为主频往往预示着岩石内部高能裂隙的产生。此外,研究发现振幅经过衰减修正后计算出的b值趋势与传统b值趋势基本一致,表明岩石声发射b值的计算中可以忽略振幅衰减造成的误差,但在进行地震及微震的b值计算时,由于几何衰减和物理衰减尺度增大,其振幅衰减必然增大,由此导致的b值误差不能忽略。

关键词：声波衰减品质因子Q 共振频率声发射频谱 b值

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