岩石声发射(AE)的kaiser效应(KE)研究

摘要

声发射（AE）就是材料在外载荷或内力作用下以弹性波的形式释放应变能的现象。1950年，Joseph Kaiser测试声发射在木头、金属和砂石中的反应时，首次发现了所谓的声发射不可逆现象——Kaiser效应。1963年进行了首次砂石的Kaiser效应研究。目前，经过50多年进一步的研究和发展，Kaiser效应已经应用于实际当中。简单地说，Kaiser效应能够作为描述金属和岩石应力的指标。我国于70年代开始研究和应用声发射，希望利用声发射预报和测量裂纹扩展的开裂点。从研究范围看，已从最初的仅限于压力容器、金属疲劳和断裂力学应用等，发展到目前的金属材料、复合材料、岩石、工业制造过程监测及磁声发射等领域。尤其是伴随着声发射监测仪器的研制、生产，从初始的单通道声发射监测仪到多通道声发射监测仪器，大量的仪器用于室内试验和现场监测，声发射的Kaiser效应在岩土工程领域中的研究和应用也是取得了很大的进展。这些成果已用在我国油田生产和开发上，取得了明显的经济效益。 本文在参阅大量文献资料和前人研究的基础上，评述了声发射技术在国内国外的发展状况，采用微机控制岩石三轴试验机和SWEAS全波形声发射检测仪等技术手段，对取自陕西韩城矿区的部分岩石进行受力破坏过程的声发射特征室内试验和声发射Kaiser效应试验研究，通过试验揭示岩石破裂过程中应力、应变、声发射参数与时间参数之间的关系，验证岩石Kaiser效应的存在性。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1引言

1.2问题的提出

1.3声发射技术的研究和发展状况

1.3.1国外对声发射技术的研究和发展情况

1.3.2国内对声发射技术的研究和发展情况

1.4 Kaiser效应研究现状

1.5Kaiser效应的有效性及其存在的范围

1.6影响岩石声发射的几个因素

1.6.1试验机刚度

1.6.2岩石均质度

1.6.3围压和Kaiser效应

1.7影响岩石声发射Kaiser效应的几个因素

1.7.1加载速率对Kaiser效应的影响

1.7.2强度等级对Kaiser效应的影响

1.7.3试件大小对Kaiser效应的影响

1.7.4放置时间对Kaiser效应的影响

1.7.5干湿条件对Kaiser效应的影响

1.8声发射检测技术的应用

1.9 Kaiser效应在岩土工程中的应用

1.9.1监测系统及数据处理技术

1.9.2岩石局部冒落的预报预测

1.9.3地下流水的声发射

1.10本文研究的主要内容

2声发射技术基本理论

2.1声发射产生的条件

2.2 Kaiser效应概述

2.2.1表征岩石记忆能力的参数

2.2.2不同岩性岩石的Kaiser效应

2.2.3岩石记忆能力的多期性及记忆衰退

2.2.4 Kaiser效应未来的研究方向

2.3声发射检测方法

2.3.1声发射检测原理

2.3.2声发射信号的基本特征

2.3.3常用声发射信号的表征参数

2.3.4声发射信号处理

2.4岩石声发射的基本规律

2.4.1岩石全应力应变曲线与声发射

2.4.2岩石破坏的声发射模式

2.5岩石声发射监测系统

2.5.1声发射研究的频带及研究类型

2.5.2岩石声发射监测仪器研究状况

2.5.3影响岩石声发射监测系统选择的因素

2.6本章小结

3岩石声发射Kaiser效应试验方案

3.1试验方案及关键技术

3.1.1试验基本技术路线及措施

3.1.2基本试验步骤

3.2试件制备

3.2.1岩石试样的采集及其基本性状描述

3.2.2试件制备

3.3岩石声发射试验设备

3.3.1岩石三轴试验机

3.3.2岩石声发射监测仪器

3.3.3岩石声发射监测仪与岩石三轴试验机的连接

3.4试验数据分析及处理方法

3.4.1力学参数与声发射特征参数的选取

3.4.2 Kaiser效应存在性的验证及岩石声发射的Kaiser效应点的确定

3.4.3试验数据处理方法

3.5本章小结

4岩石声发射Kaiser效应试验研究

4.1岩石力学参数的确定

4.2岩石声发射Kaiser效应存在性验证

4.3岩石声发射Kaiser效应试验结果分析

4.4岩石声发射Kaiser效应点的确定及结果

4.5本章小结

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢