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松软煤体波速演化规律与破坏程度量化指标

煤炭学报 2022年第7期47卷 2609-2622页

作者：朱传奇谢广祥王磊安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001

为合理评价松软煤体破坏状态,以淮南矿区潘一煤矿11518回采工作面为背景,选用型煤代替原煤,采用MTS岩石力学实验机及PCI-II声发射仪,开展单轴压缩状态下煤体多路径波速实时监测室内试验,分析波速变化特征;基于声波传播规律定义破坏程度... 详细信息

为合理评价松软煤体破坏状态,以淮南矿区潘一煤矿11518回采工作面为背景,选用型煤代替原煤,采用MTS岩石力学实验机及PCI-II声发射仪,开展单轴压缩状态下煤体多路径波速实时监测室内试验,分析波速变化特征;基于声波传播规律定义破坏程度量化指标;探究不同破坏阶段煤体介质状态,并开展指标工程应用。研究结果表明:①随煤体轴向应变的增加,波速呈现平稳、缓慢降低、急剧降低再平稳的基本规律,受载初期,型煤波速平稳,这与岩石材料呈现出的声学特性有所差异。②破坏程度量化指标K为煤体某一破坏阶段纵波经过裂纹时间与完全破坏后纵波经过裂纹时间的比值。③随煤体轴向应变的增加,指标先后经历平稳在0附近、缓慢增大、急剧增大再平稳在1左右4个变化阶段,指标演化与煤体表面形态变化具有高吻合性,且与传统损伤变量相比,指标突出裂纹对波速的影响,对破坏的敏感性更强,更能准确反映煤体破坏状态。④依据指标变化规律区划了工作面前方煤体介质状态,在距煤壁26.5 m以远的煤体处于连续介质区;在距煤壁13.5~26.5 m的煤体处于似连续介质区;在距煤壁5.75~13.50 m的煤体处于非连续介质区;在距煤壁距离小于5.75 m的煤体处于散体介质区。研究结果可为量化松软煤体破坏程度,防控围岩失稳灾害提供一种新途径。

关键词：松软煤体波速破坏程度量化指标介质状态

实验矿物物理的发展现状与趋势:2.弹性和波速

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地球科学 2022年第8期47卷 2729-2743页

作者：毛竹刘兆东张友君张宝华孙宁宇中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026 吉林大学地球科学学院超硬材料国家重点实验室吉林长春130061 四川大学原子与分子物理研究所四川成都610065 浙江大学地球科学学院浙江杭州310027

弹性性质和波速是矿物重要物理性质.实验测量的弹性性质和波速与地震学观测结果的对比,是确定地球内部物质组成、理解地球内部圈层结构形成机制和揭示地球内部物质分布不均一性最为直接和重要的手段.在过去20年,伴随大腔体压机、金刚石... 详细信息

弹性性质和波速是矿物重要物理性质.实验测量的弹性性质和波速与地震学观测结果的对比,是确定地球内部物质组成、理解地球内部圈层结构形成机制和揭示地球内部物质分布不均一性最为直接和重要的手段.在过去20年,伴随大腔体压机、金刚石压砧、同步辐射X光、激光加热等技术的快速发展,在地球内部相应温度和压力下测量主要构成矿物的弹性性质和波速取得了巨大进展.综述了矿物物理在地球内部矿物弹性性质和波速实验测量的发展历史、近20年的研究现状与趋势,并展望了该学科未来发展的方向、关键科学问题与面临的主要挑战.

关键词：实验矿物物理弹性性质波速高温高压发展现状与趋势矿物学

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不饱和黄土的波速与质量含水率关系

地球物理学报 2021年第10期64卷 3766-3773页

作者：伍宇明兰恒星黄为清中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 长安大学地质工程与测绘学院西安710054 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

黄土具有特殊的物理力学性质,且多具湿陷性.本文采用陕西省延安市南沟村的黄土研究不饱和黄土波速与质量含水率之间的关系.低场核磁的T2驰豫曲线表明黄土样品中水分主要为两种存在状态,一种是存在于小孔径中的结合水,另一种是存在于中... 详细信息

黄土具有特殊的物理力学性质,且多具湿陷性.本文采用陕西省延安市南沟村的黄土研究不饱和黄土波速与质量含水率之间的关系.低场核磁的T2驰豫曲线表明黄土样品中水分主要为两种存在状态,一种是存在于小孔径中的结合水,另一种是存在于中孔径和大孔径中的自由水.随着黄土质量含水率的增加,结合水占比显著增高.黄土的中小孔含水占比与纵横波速度具有正相关关系.黄土样品的纵横波速度测量结果显示黄土的纵横波速在含水率小于8%时,随着质量含水率的继续增加,纵横波速度呈现出下降趋势;当质量含水率大于8%时,纵横波速度基本保持不变.土壤波速理论模型能较好描述质量含水率小于8%的纵横波速度变化,但质量含水率超过8%之后低估了黄土波速值.

关键词：黄土波速含水率孔隙分布

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单轴加载条件下不同孔隙砂岩波速变化特征

地下空间与工程学报 2022年第6期18卷 1916-1921页

作者：杨爽李化邓建辉付自国四川大学-香港理工大学灾后重建与管理学院成都610041 四川大学深地科学与工程教育部重点实验室成都610065 四川大学水利水电学院成都610065

波速作为岩石与岩体内部性质评价的一项重要指标,受应力与孔隙度的影响极为显著。为研究岩石波速随孔隙度和应力变化规律,开展两类不同孔隙砂岩的单轴加载声波联合测试。试验结果表明:砂岩的力学性质不仅取决于砂岩的孔隙度大小,而且受... 详细信息

波速作为岩石与岩体内部性质评价的一项重要指标,受应力与孔隙度的影响极为显著。为研究岩石波速随孔隙度和应力变化规律,开展两类不同孔隙砂岩的单轴加载声波联合测试。试验结果表明:砂岩的力学性质不仅取决于砂岩的孔隙度大小,而且受孔隙尺寸的影响也较为显著;孔隙闭合与裂纹扩展是导致砂岩波速发生变化的主要原因,前者对于波速变化的影响更为显著,后者则主要影响波速随应力的增长速率;不同孔隙砂岩的波速均随应力同步增长,在同一应力水平下,孔隙度越大的砂岩波速越低,波速增量越大;与整个加载阶段相比较,砂岩在孔隙压密阶段的波速随应力增长速率受孔隙度的影响更为显著。

关键词：砂岩孔隙度应力波速单轴加载

基于微波相移原理的燃烧转爆轰过程波速测量方法及应用

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火炸药学报 2021年第4期44卷 532-537页

作者：仪建华秦钊李海建王长健张超冯晓军许毅孙志华赵凤起西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室陕西西安710065

为了研究火炸药及装药燃烧转爆轰(DDT)过程及其机理,探索了一种DDT过程波速实时测量方法——微波相移测速方法,其基本原理是将DDT过程中由波阵面运动而引起的微波频率和相位的变化精确地测量出来,从而实时获得波阵面的运动速度;阐述了... 详细信息

为了研究火炸药及装药燃烧转爆轰(DDT)过程及其机理,探索了一种DDT过程波速实时测量方法——微波相移测速方法,其基本原理是将DDT过程中由波阵面运动而引起的微波频率和相位的变化精确地测量出来,从而实时获得波阵面的运动速度;阐述了测量系统的组成、标定方法、试验设计及程序等;将该方法应用于高能硝胺发射药DDT过程,获得了DDT过程中的重要规律;探讨了高能发射药容易发生DDT的原因。结果表明,微波相移测速方法抗干扰能力强,采样频率高,所得信息量大,弥补了传统测量技术(如电离探针技术等)的不足;利用该方法获得了某高能硝胺发射药DDT过程中波速与位移信息,样品管爆裂前DDT过程的主要阶段及其特征数据和变化规律得到了精确的阐明,可为高孔隙率发射装药DDT控制研究提供重要的技术支撑。

关键词：物理化学燃烧转爆轰(DDT) 微波相移原理波速高能发射药

分级加载下不同骨料粒径的混凝土声发射波速分析

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混凝土 2024年第3期 6-11,16页

作者：范旭红赵金彪杨帆李青江苏大学力学与土木工程学院江苏镇江212013 河南省公路工程局集团第二公路工程有限公司河南郑州450015

目前利用声发射技术对混凝土结构进行损伤定位时,采用固定表面波速进行损伤定位,没有考虑混凝土声发射信号是从混凝土内部传播出来以及混凝土材料在不同的阶段产生的损伤对声发射波速的影响,导致检测结果与实际产生一定的偏差。以3种不... 详细信息

目前利用声发射技术对混凝土结构进行损伤定位时,采用固定表面波速进行损伤定位,没有考虑混凝土声发射信号是从混凝土内部传播出来以及混凝土材料在不同的阶段产生的损伤对声发射波速的影响,导致检测结果与实际产生一定的偏差。以3种不同类型的弹性波速变化将混凝土的损伤化为5个阶段。利用波速的变化结合经典材料损伤力学从而进行材料损伤的定量分析。通过试验结果分析得出:当水灰比一定时,随混凝土粗骨料粒径的增大弹性波波速呈上升的趋势,但波速上升的趋势随粒径的增大而相对减小。随着应力的增加,波速降低时,波速与应力阶段存在一定的线性关系。采用不同加载阶段波速的不同进行变波速定位,定位精度更接近实际损伤位置,可有效提高定位精度。试验得出的结果为混凝土桥梁结构无损检测提供了新的思路方向为其安全检测提供了参考价值。

关键词：混凝土分级加载声发射骨料粒径波速

用波速评价冻融循环作用下压实黄土强度特性的试验研究

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工程地质学报 2023年第5期31卷 1507-1515页

作者：秦辉刘鑫兰恒星长安大学地质工程与测绘学院地质工程系中国西安710054 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室中国武汉430071 中国科学院大学中国北京100049

如何评价冻融循环条件下压实黄土的力学特性是我国黄土高原挖填方工程设计中亟需解决的重要科学问题,为此,本文对冻融循环次数、含砂量、含盐量和含水率等几个关键影响因素进行研究,通过开展无侧限压缩试验,获得了压实黄土的单轴抗压强... 详细信息

如何评价冻融循环条件下压实黄土的力学特性是我国黄土高原挖填方工程设计中亟需解决的重要科学问题,为此,本文对冻融循环次数、含砂量、含盐量和含水率等几个关键影响因素进行研究,通过开展无侧限压缩试验,获得了压实黄土的单轴抗压强度(UCS)。同时还开展了压实黄土的波速测试,分析了不同冻融循环条件下压实黄土的剪切波波速(VS)和压缩波波速(VP)的变化规律。研究结果表明:(1)随着冻融循环次数的增加,黄土试样的剪切波波速和压缩波波速减小,且含砂量较低的试样的波速降低更加明显;(2)含盐量高的黄土试样在经历第1次冻融循环后波速大幅衰减,但继续冻融循环时,其强度降低幅度不大;(3)随着冻融循环次数和含水率的增加,土样破坏的形式呈现出由脆性破坏向塑性破坏过渡的趋势;(4)根据试验结果,研究建立了黄土波速与单轴抗压强度的经验关系式,研究成果为评价冻融循环作用下现场压实黄土的强度劣化提供了新思路。

关键词：工程地质冻融循环压实黄土单轴抗压强度波速

吸附性类煤岩材料中超声波速影响因素及敏感性分析

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西安科技大学学报 2022年第3期42卷 430-441页

作者：赵鹏翔刘妍群李树刚贾永勇易春艳金士魁李绍蓉刘俊西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西西安710054 新疆煤与煤层气工程技术中心新疆乌鲁木齐830000 新疆维吾尔自治区煤炭科学研究所新疆乌鲁木齐830000 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

为研究吸附性类煤岩材料的超声波传播特性,采用正交设计方法,选取硅胶含量、水泥含量、石膏含量、骨胶比作为影响因素,得到25组吸附性类煤岩材料的波速变化规律。采用方差分析获得各因素的敏感性,运用SPSS对试验结果进行多元线性回归分... 详细信息

为研究吸附性类煤岩材料的超声波传播特性,采用正交设计方法,选取硅胶含量、水泥含量、石膏含量、骨胶比作为影响因素,得到25组吸附性类煤岩材料的波速变化规律。采用方差分析获得各因素的敏感性,运用SPSS对试验结果进行多元线性回归分析,研究显著因素对吸附性类煤岩材料孔隙结构的影响规律。结果表明:随着试件中胶结剂含量的增加,超声波速最终呈现增大的现象,其波速增幅极值为0.2016 km/s;随着试件中吸附剂含量的增加,试件的超声波速呈现减小的现象,其波速减幅极值为0.6702 km/s,且类煤岩材料试件中吸附剂占比对试件超声波速影响更为强烈。针对多因素不同水平的正交试验结果应用多元线性回归分析可以建立吸附性类煤岩材料超声波传播特性的回归方程模型,得到影响吸附性类煤岩材料的显著性因素,能够明晰类煤岩材料孔隙结构变化特征,为开展“固-气”耦合物理相似模拟试验提供一定的实验基础。

关键词：吸附性材料超声波检测波速相似材料敏感性分析

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混凝土热处理后的波速及电学性质变化

中国科技论文 2022年第4期17卷 407-412,443页

作者：刘基伟晏长根孙强长安大学公路学院西安710064 西安科技大学地质与环境学院西安710054 西安科技大学煤炭绿色开采地质研究所西安710054

为了研究不同温度作用后混凝土试样物理性质的变化规律,分别测量了25、200、300、400、500℃作用后混凝土试样的波速、电容及阻抗的变化。结果表明:波速与温度呈负相关,随着温度的增加,波速逐渐减小;电容在试样内部水分蒸发后无变化,即... 详细信息

为了研究不同温度作用后混凝土试样物理性质的变化规律,分别测量了25、200、300、400、500℃作用后混凝土试样的波速、电容及阻抗的变化。结果表明:波速与温度呈负相关,随着温度的增加,波速逐渐减小;电容在试样内部水分蒸发后无变化,即300℃以后电容不随温度改变;阻抗随温度的增加而逐渐增加,水分蒸发过程中增速最快;无酚酞试样颜色在400℃变暗,喷酚酞试样在500℃变为紫红色,这与Ca(OH)_(2)的质量分数有关;质量损失可分为2个阶段,即水分蒸发和物质分解,这2个阶段对于波速减小的影响程度不同。

关键词：混凝土高温波速电容阻抗颜色变化