[发明专利]一种直剪试验中岩石结构面张拉-剪切破坏的声发射识别方法有效
申请号: | 202010541571.1 | 申请日: | 2020-06-15 |
公开(公告)号: | CN113063857B | 公开(公告)日: | 2022-02-18 |
发明(设计)人: | 江权;刘畅;张文学;张红林;陈涛;尹建辉;熊先涛 | 申请(专利权)人: | 中国科学院武汉岩土力学研究所;四川华能泸定水电有限公司 |
主分类号: | G01N29/14 | 分类号: | G01N29/14;G01N29/44;G01N29/48 |
代理公司: | 武汉宇晨专利事务所(普通合伙) 42001 | 代理人: | 王敏锋 |
地址: | 430071 湖北*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 试验 岩石 结构 面张拉 剪切 破坏 声发 识别 方法 | ||
本发明公布了一种直剪试验中岩石结构面张拉‑剪切破坏的声发射识别方法,其步骤是,在待测岩体上布置声发射传感器,然后进行标准巴西劈裂和剪切试验,取得张拉破坏声发射信号样本和剪切破坏声发射信号样本,以每个信号的RA为横坐标,AF为纵坐标作图,求取图中每个信号的斜率k,在最小斜率和最大斜率之间按步幅逐一取值,使分布在所取斜率两侧的剪切破坏声发射信号、张拉破坏的声发射信号最多时,将该斜率作为张拉破坏和剪切破坏的区分界限,再对待测岩石的结构面做直剪试验,通过声发射传感器采集直剪试验中的声发射信号,将声发射信号的k值与张拉破坏和剪切破坏的区分界限比较,判断破坏类型。
技术领域
本发明涉及一种直剪试验中岩石结构面张拉-剪切破坏的声发射识别方法,更具体涉及利用声发射技术获得岩石结构面剪切破坏过程中破坏类型的方法,属于岩土力学技术领域。
背景技术
近年来,随着我国实施西部开发和大规模的基础设施建设,越来越多的工程在我国建成。工程的安全稳定性和工程围岩体的稳定性具有密切的关系,裂隙、层面、断层等主要结构面将工程岩体分割为成形态不一,大小不等的岩石块体。结构面对工程岩体稳定性具有控制性作用,结构面的力学性质是岩体力学性质的重要组成部分,沿结构面的剪切破坏是工程岩体的主要破坏模式。然而结构面剪切破坏包含的破坏类型复杂,且结构面剪切过程结构面上下贴合,难以直观观测破坏类型,对研究结构面剪切破坏类型造成了较大的阻碍。因此深入了解结构面剪切破坏过程中的破坏类型对工程围岩稳定性具有积极的作用,准确的掌握结构面的破坏类型对预防应力-结构性失稳具有重要的作用。
声发射是一种由材料损伤或者断裂引起的应变能快速释放而产生的瞬时弹性波现象,释放的弹性波可以被声发射传感器拾取,从而完成对破坏过程的监测。声发射作为材料发生破坏的伴随现象,声发射信号包涵了丰富的破坏源信息,通过对声发射信号进行处理分析,可以获取其破坏源信息,从而对破坏类型进行区分。岩石作为一种脆性材料,其破裂释放出的弹性波可以很好的被声发射传感器拾取,因此,使用声发射技术可以很好的对岩石破坏过程中的破坏性质进行识别和区分,常用的识别方法有声发射矩张量分析法和声发射参数分析法。
然而,由于矩张量分析法对声发射数据的要求和声发射参数分析法的区分界限的不明确,导致了现在的结构面剪切过程中的破坏类型区分方法要么只能对定位数据做出分析,不能对全阶段的声发射信号进行分析,要么区分结果依赖主观经验,可靠度不高,从而制约着对结构面剪切过程中破坏类型的认识和识别。
(1)矩张量分析法只能对参与定位的声发射信号做出分析,判断出定位事件的破坏类型,并不是对全阶段的声发射信号进行分析,只分析了部分声发射信号反映出的破坏类型,从而不能真实的反映出整个破坏过程。《东北大学学报(自然科学版)》2014年第35卷第3期,题名为“基于矩张量分析的花岗岩破裂声发射特征试验”,作者徐世达,论文中明确了矩张量分析只针对具有6个及以上声发射信号参与的定位事件,没有参与定位的声发射信号并不能使用矩张量分析。《岩石力学与工程学报》2015年第34卷增1期,题名为“结构面剪切过程中声发射特性的试验研究”,作者周辉,论文中提到每一个声发射信号都对应一个损失或者破裂事件的产生。而矩张量分析只能采用参与定位的声发射信号,采用部分信号的特征来代表全体信号的特征是不合理的,其分析出的破坏过程也是不可靠的。
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