外荷载作用下声发射源定位精度及其影响因素试验研究

摘要

随着外荷载的不断增加脆性岩石内部微裂纹的开裂扩展将伴随产生大量弹性波信号（即声发射），通过利用若干声发射换能器对这些声发射信号进行实时同步检测理论上可实现对这些声发射源（即岩石内部微裂纹发生开裂扩展之部位）的实时定位。但由于声发射信号实时检测精度受岩体（岩石）的自身属性、外荷载作用方式以及所处地质环境条件等等因素的影响，目前声发射源定位精度仍普遍较差，因而使得声发射源定位技术的研究和应用受到了较大限制。为此，本文采用实验室断铅试验测试分析方法，以单轴压缩荷载及单面剪切荷载两种不同典型外荷载作用方式为例，通过系统开展砂岩在不同应力水平及声波传播速度条件下声发射源三维定位偏差分析试验研究，探讨其声发射源定位精度随荷载作用方式、应力水平、声波传播速度等因素的变化而变化的规律及其对声发射源定位精度的影响，为进一步探寻提高岩体（岩石）声发射源定位精度方法提供依据，本文开展的主要研究工作及取得的主要研究成果如下：　　1）利用PCI-2型声发射测试系统和AG-I250KN型精密材料试验机，对单轴压缩荷载作用时应力水平分别为0%、30%、50%和80%等四种不同条件下砂岩的声发射源三维定位偏差分析试验研究，探讨了不同应力水平下声发射源定位误差的变化规律，分析了应力水平对声发射源定位精度的影响。　　2）开展单轴压缩荷载作用下砂岩在不同声波传播速度下断铅模拟声发射源试验，分析了在不同声波传播速度条件下，声发射源定位误差的变化规律，由此探讨声波传播速度对声发射源定位精度的影响。　　3）利用 PCI-2型声发射测试系统和自主研发的煤岩单面剪切试验系统，对单面剪切荷载作用时应力水平分别为0%、30%、50%和80%等四种不同条件下砂岩的声发射源三维定位偏差分析试验研究，分析了单面剪切过程中不同应力水平条件下声发射源定位误差的变化规律，分析了应力水平对声发射源定位精度的影响。　　4）开展单面剪切荷载作用下岩石试件在不同声波传播速度下断铅模拟声发射源试验，分析了不同声波传播速度条件下，声发射源定位误差的变化规律，由此探讨声波传播速度对声发射源定位精度的影响。

目录

1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及技术路线

2 声发射源定位原理

2.1 声发射源定位原理

2.2 声发射源定位误差分析

2.3 声发射源定位精度确定方法

3 单轴压缩荷载条件下声发射源定位精度的影响因素分析

3.1 单轴压缩荷载条件声发射源定位试验方法

3.2 应力水平对声发射源定位精度的影响

3.3 声波传播速度与声发射源定位精度的关系

3.4 本章小结

4 单面剪切荷载条件下声发射源定位精度的影响因素分析

4.1 单面剪切荷载条件声发射源定位试验

4.2 应力水平对声发射源定位精度的影响

4.3 声波传播速度对声发射源定位精度的影响

4.4 本章小结

5 结论及展望

5.1 主要结论

5.2 后续研究工作展望

致谢

参考文献

附录

A 作者在学习期间发表的论文

B 作者在学习期间参加的科研项目