岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (7): 2324-2332.doi: 10.16285/j.rsm.2019.1460

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于声发射上升时间/振幅与平均频率值的花岗岩劈裂破坏评价指标研究

甘一雄1，吴顺川1, 2，任义1，张光2   

  1. 1. 北京科技大学 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京 100083；2. 昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093
  • 收稿日期:2019-08-23 修回日期:2020-12-30 出版日期:2020-07-10 发布日期:2020-09-13
  • 作者简介:甘一雄，男，1992年生，博士研究生，主要从事岩土工程稳定性监测等方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目（No. 51774020）；国家重点研发计划专项资助项目（No. 2017YFC0805300）。

Evaluation indexes of granite splitting failure based on RA and AF of AE parameters

GAN Yi-xiong1, WU Shun-chuan1, 2, REN Yi1, ZHANG Guang 2   

  1. 1. Key Laboratory of Ministry of Education for Efficient Mining and Safety of Metal Mine, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2. Faculty of Land Resource Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming, Yunnan 650093, China
  • Received:2019-08-23 Revised:2020-12-30 Online:2020-07-10 Published:2020-09-13
  • Contact: 吴顺川，男，1969年生，博士，教授，主要从事岩土工程、工程力学等方面的研究和教学工作。E-mail: wushunchuan@ustb.edu.cn E-mail:b20140014@xs.ustb.edu.cn
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51774020) and the National Key Research and Development Program of China (2017YFC0805300).

PDF (Chinese)

678

摘要： 通过花岗岩巴西劈裂试验，研究基于声发射RA（上升时间/振幅）与AF（平均频率）值的参数指标描述岩石破坏剧烈程度的可行性与优势。通过对比破坏过程中的RA与AF值分布的变化，与矩张量分析结果相互印证，发现即使宏观上以张拉为主的岩石劈裂破坏，在临近破坏阶段，仍会出现剪切破裂成分增加的现象，并提出了花岗岩巴西劈裂试验中基于RA与AF指标进行岩石破裂机制分析的判定建议值；提出r =RA/AF作为描述岩石破坏剧烈程度的基本指标，对比其与振幅参数在不同破坏阶段的变化趋势及不同传播距离下的衰减规律，结果表明：在衰减的影响下，基于r的参数指标将得到偏安全的评价结果；进一步提出r值变异系数CV(r)作为r值参数的统计指标，并与基于振幅的统计指标b值进行对比，对比结果验证了以CV(r)描述岩石破坏剧烈程度的可行性，且根据b值对岩石失稳破坏的判定值提出了花岗岩劈裂破坏中的CV(r)建议判定值。

关键词: 声发射, 参数分析, RA与AF值, b值, 变异系数

Abstract: Brazilian disk splitting tests were conducted on the granite disk specimens to study the feasibility of indexes based on AE parameters (i.e., RA and AF) for illustrating the fracturing intensity of rock failure. The distributions of RA and AF during the loading process were studied and compared with the results of SiGMA moment tensor analysis. The results show that the number of the shear cracks increases with approaching the damage stage even in the tensile failure of rock. The suggested judgement value for analyzing the failure mechanism based on RA and AF was proposed. An index r=RA/AF was proposed to illustrate the fracturing intensity of rock failure and was further compared with the amplitude parameter of distribution, variation and attenuation characteristics. The results show that the evaluation based on the index r leads to more conservative results. Furthermore, the coefficient of variation of r was proposed to be the statistical index of r and compared with b value, which is the statistical index of the amplitude. The results verified the feasibility of CV(r) in evaluating rock failure and the judgement value of granite splitting failure was suggested according to the b value.

Key words: acoustic emission, parameter analysis, RA and AF, b value, coefficient of variation

中图分类号: 

  • TU 452
[1] 王本鑫, 金爱兵, 王树亮, 孙浩, . 3D打印交叉节理试件力学破裂特性研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 39-49.
[2] 王创业, 常新科, 刘沂琳, 郭文彬, . 单轴压缩条件下大理岩破裂过程声发射频谱 演化特征实验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 51-62.
[3] 张艳博, 吴文瑞, 姚旭龙, 梁鹏, 田宝柱, 黄艳利, 梁精龙, . 单轴压缩下花岗岩声发射、红外特征及 损伤演化试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 139-146.
[4] 张晓君, 李晓程, 刘国磊, 李宝玉, . 卸压孔劈裂局部解危效应试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 171-178.
[5] 徐晓冬, 孙光华, 姚旭龙, 梁学健, 邵陆航, . 基于能量耗散与释放的充填体失稳 尖点突变预警模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 3003-3012.
[6] 侯公羽, 荆浩勇, 梁金平, 谭金鑫, 张永康, 杨希, 谢鑫, . 不同荷载下矩形巷道围岩变形及声发射 特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1818-1828.
[7] 洪陈杰, 黄曼, 夏才初, 罗战友, 杜时贵, . 岩体结构面各向异性变异系数的尺寸效应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 2098-2109.
[8] 舒芹, 王学滨, 赵扬锋, 白雪元, . 应力球量不变应力跌落方式下非均质岩样 破坏过程数值模拟[J]. 岩土力学, 2020, 41(10): 3465-3472.
[9] 张艳博, 孙林, 姚旭龙, 梁鹏, 田宝柱, 刘祥鑫, . 花岗岩破裂过程声发射关键信号时 频特征试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 157-165.
[10] 郑坤, 孟庆山, 汪稔, 余克服, . 珊瑚骨架灰岩三轴压缩声发射特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 205-213.
[11] 张国凯, 李海波, 王明洋, 李晓锋, . 基于声学测试和摄像技术的单裂隙岩石 裂纹扩展特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 63-72.
[12] 楼烨, 张广清. 压裂液黏度对循环水力压裂影响的试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 109-118.
[13] 刘希灵, 刘周, 李夕兵, 韩梦思. 单轴压缩与劈裂荷载下灰岩声发射b值特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 267-274.
[14] 杨道学, 赵奎, 曾鹏, 卓毓龙, . 基于粒子群优化算法的未知波速声发射 定位数值模[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 494-502.
[15] 侯公羽, 荆浩勇, 梁金平, 张广东, 谭金鑫, 张永康, 杨希, . 不同卸荷速率下矩形巷道变形及 声发射特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3309-3318.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 姚仰平，侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 张力霆，齐清兰，魏静，霍倩，周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[3] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[4] 陶干强，杨仕教，任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .
[5] 张明义，刘俊伟，于秀霞. 饱和软黏土地基静压管桩承载力时间效应试验研究[J]. , 2009, 30(10): 3005 -3008 .
[6] 郭军辉，程卫国，张 滨. 土工格栅低温下蠕变特性试验研究[J]. , 2009, 30(10): 3009 -3012 .
[7] 刘振平，贺怀建，李 强，朱发华. 基于Python的三维建模可视化系统的研究[J]. , 2009, 30(10): 3037 -3042 .
[8] 吴 亮，钟冬望，卢文波. 空气间隔装药爆炸冲击荷载作用下混凝土损伤分析[J]. , 2009, 30(10): 3109 -3114 .
[9] 周晓杰，介玉新，李广信1. 基于渗流和管流耦合的管涌数值模拟[J]. , 2009, 30(10): 3154 -3158 .
[10] 吴昌瑜，张 伟，李思慎，朱国胜. 减压井机械淤堵机制与防治方法试验研究[J]. , 2009, 30(10): 3181 -3187 .
版权所有 © 《岩土力学》编辑部
地址：湖北武汉武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所(430071)　邮编：200042　电话：027-87198484, 87199252, 87199253, 87198752　E-mail: ytlx@whrsm.ac.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发