基于声发射速率过程理论的岩石声发射特性研究.PDFVIP

第 47 卷 　第 2 期 ( ) Vol . 47 　No . 2 厦门大学学报 自然科学版 　2008 年 3 月 J our nal of Xiamen U niver sit y (N at ural Science) Mar . 2008 　 基于声发射速率过程理论的岩石声发射特性研究 王 　明,李庶林 (厦门大学建筑与土木工程学院 ,福建 厦门36 1005) 摘要 : 目前 , 国内外在建立声发射参数和力学参数间的定量关系的研究相对较少 ,前人提出的两种理论模型都是基于 一定的假设条件给出的 ,并没有得到充分的试验证明. 同时 ,没有很好的利用两种模型来评价岩石类材料的强度和损伤. 本文首先在 M TS 试验系统上对灰岩进行单轴受压破坏全过程的声发射试验研究 ,分析了其声发射特征. 其次在试验结 果的基础上 ,给出了应用两种模型的拟合结果 ,从而检验了两种模型的有效性和适用性. 最后 ,应用 Dai 和 L abuz 模型计 算得到了灰岩的损伤变量值 ,通过比较计算结果来判断灰岩的强度及损伤程度 ,说明该模型在材料损伤和强度的评估方 面有很好的应用前景. 关键词 : 岩石 ;声发射速率 ;概率密度 ;损伤变量 中图分类号 :Q 356 . 1 　　　　文献标识码 :A 　　　　　文章编号 (2008) 0202 1105 　　声发射是材料受力变形过程中 , 以弹性波形式释 前兆特性 ,探讨了声发射事件“相对平静期”现象. 付小 放应变能的现象. 声发射作为一种动态的监测手段 ,可 敏[ 13 ] 研究了典型岩石单轴受压的声发射特征 ,拟和得 以反映材料微观结构的变化和材料的损伤程度. 自 到应力和声发射累积数 、应变与声发射累积数的关系 1950 年德国的 kai ser [ 1 ] 发现凯瑟效应后 ,声发射技术 曲线. 本文的目的是应用基于声发射速率过程理论的 就被广泛地应用于材料的损伤评估及各种结构的安全 Dai 和 L abuz 模型以及 Oht su 模型对材料的损伤及强 监测[2 ] ,如 :大型桥梁 、大体积混凝土重力坝 、高边坡岩 度进行定量的评估 ,结合试验结果说明利用两种模型 体 、隧道 、重大地下危险源等. Oht su [3 - 4 ] 于 1987 年和 对岩石类材料的损伤评估各 自的优缺点 ,并且给出了 1992 年利用速率过程理论将声发射技术用于混凝土 应用此两种模型得到的基于灰岩的几点结论 ;指出利 的损伤评估 ,并指出材料含微裂纹越多则声发射活性 用声发射技术对材料损伤以及强度的评估应用方面的 [ 5 ] 越高. Dai 和 L abuz 等 于 1997 年提出了他们建议的 适用性及有效性 ,给材料损伤的评估提供了一种新方 模型 ,利用声发射概率密度对脆性材料的损伤进行评 法 ,这对于人们及时掌握结构的健康状态具有很大的 [ 6 ] 估. L an di s 等 于 1993 年对砂浆做了声发射试验. 国 意义. 内应用声发射技术定量的评价材料的损伤程度以及强 度还不多见 ,研究主要集中在对岩石类材料在单轴压 1 　试验介绍 缩下的声发射试验特征的研究 ,如我国学者董毓利 、谢 [7 ] 试样材料取自广东凡口的灰岩 ,岩样加工成标准 和平等 对混凝土单轴受压全过程破坏的声发射特性 [ 8 ] 圆柱体试件 ,直径 50