冲击弹性波及AI在套筒灌浆检测的应用

随着我国大力推进装配式混凝土及钢结构建筑,装配式混凝土建筑在我国也得到了长远的进展,套筒连接的灌浆密实度直接影响结构的承载力,是最关键的质量要点之一。按规范要求,需对其进行全数检测。尽管业内提出了X射线工业CT法、预埋传感器法、预埋钢丝拉拔法、X射线胶片成像法等方法,但其各有适用范围和特点,检测成本较高,还无法实际应用。对此,开发了基于冲击弹性波和AI模拟贝叶斯网络和人工神经元网络建立预测模型的检测方法,可较好地解决这个问题。

基于应力波的锚杆锚固质量无损检测研究进展

施工工艺、材料特性、环境与荷载长期耦合作用等因素导致岩土体中锚杆锚固结构产生锚固缺陷,对工程安全构成潜在威胁。对在役锚杆锚固结构开展无损检测是进行锚固质量评估、锚杆质量补强的重要环节。应力波法适应强、发展快,是锚杆锚固质量无损检测技术采用的主要方法。从基于应力波法的锚杆锚固质量无损检测理论、室内模型试验、应力波激振与接收、信号处理与分析、数值模拟方面对国内外锚杆锚固质量无损检测技术研究现状进行了综述。研究表明:中国锚杆锚固质量无损检测技术研究起步晚,但发展迅速;现有锚杆锚固质量无损检测技术较为成熟,可实现黏结型锚杆杆体长度及灌浆密实度检测,但其中仍存在不足,限制了锚杆检测精度与检测长度;针对老旧锚杆服役状态的无损检测方法也较少报道,仍需开展研究。最后结合未来发展趋势对未来可能发展的方向进行了展望,后续研究中,应进一步改进与完善现有理论,研发与升级无损检测技术与设备,拓展锚杆锚固质量无损检测技术适用范围。同时,应构建基于无损检测技术的锚杆服役状态智能评价体系并提出锚杆剩余寿命预测方法。

阻抗面陡倾条件下声波测井数据异常的分析与修正

以红水河特大桥一发双收声波测井为原型,对阻抗面陡倾条件下声波测井数据异常的原因进行分类分析,阐明多层非均匀倾斜介质中声波测井出现首波初至误判、信号缺失的基本逻辑和原因。针对陡倾多层介质及Ⅴ型声阻抗界面切割情况下声波测井信号缺失的问题,采用几何声学方法对典型的概化模型进行半定量分析,提出数据取值原则和修正方法。

基于多源传感融合的金属矿山大规模爆破振动监测方法

采用常规的爆破振动监测方法根据矿山实际情况对监测数据进行线性回归处理,其得到的爆破振动波衰减规律存在单一性,影响监测效果。为此,设计基于多源传感融合的金属矿山大规模爆破振动监测方法。在河西金矿的井下爆破范围内,布设大规模爆破振动监测点,实时监测矿山环境。然后,采用多源传感融合技术采集并处理多个爆破振动监测点数据,并整合多个传感器的数据。最后,构建爆破振动监测平台,分析爆破的振速、频率以及时间等参数,从而进行精准监测。试验表明,该监测方法能够避免爆破振动数据的单一性,监测效果更佳,具有较高的推广价值。

岩石循环加载和分级加载损伤破坏声发射实验研究

对循环加载和分级加载条件下岩石损伤破坏全过程的声发射规律和频谱特性进行了研究。结果表明,声发射与载荷变化或岩体变形破裂密切相关。循环加载过程中当载荷超过前期最大值时声发射信号增强,卸载阶段声发射信号随卸载过程逐渐减少,岩石的应力记忆特性具有明显的Felicity效应。分级加载时,当应力增加时声发射信号明显增多,应力稳定在低水平时基本不产生声发射信号;在高水平时,由于岩石内部损伤程度高,有零星声发射信号产生。岩石加载初期声发射主频较低,卸载阶段主频先增高后降低,恒载阶段主频最低,破裂阶段主频增高且主频带变宽,并出现次主频现象。

岩体声发射传播衰减理论分析与试验研究

介绍了岩体介质中的应力波,根据弹性力学相关理论推导了岩体声发射传播的波动方程,分析了影响声发射波在岩体介质中传播时的衰减因素,实验验证了相关理论.现场试验表明,井下声发射具有突发性、随机性、波形变异性,煤体中声发射频率较低,有效接收范围为20～30m.

周期性循环载荷作用下岩石声发射规律试验研究

声发射是岩石等脆性材料内部损伤的伴生现象。在周期性循环载荷作用下通过改变不同应力幅度和不同加载速率对细粒砂岩进行声发射试验研究,探讨了声发射在周期性载荷作用下的声发射规律。研究结果表明,改变上限应力对声发射现象的影响显著,而改变下限应力的影响主要在循环末期,提早了每个循环声发射产生时间;加载速率的增加提高了声发射率,特别是循环过程中主裂纹的形成和扩展阶段,加快了岩石破坏进程;不同应力幅度和加载速率下声发射表现出不同的发展模式,不同模式预示着不同的岩石变形破坏速率。

相对定位方法在非完整岩体声发射定位中的应用

声发射技术是研究岩石变形破坏微观机理的重要手段,对研究岩石失稳的机制和前兆具有重要意义,而其定位技术是诸多研究的基础。应用对速度结构依赖较少的相对定位方法,对非完整、非同性介质岩石试验中的声发射事件进行了定位研究。定位结果表明,相对定位方法可用于复杂样品声发射事件的定位,其可靠性及精度比以往有所提高,在震相到时自动识别的基础上,可用于大批量声发射事件的连续定位。

循环载荷作用下岩石声发射时空演化规律

利用先进的声发射测试分析系统对细粒砂岩进行了声发射定位试验。通过对循环载荷作用下细粒砂岩声发射定位试验研究,分析循环载荷作用下岩石变形破坏全过程的声发射时空演化特征及其损伤演化规律。试验结果表明:静态加载阶段的声发射信息很好地反映了岩石在压密阶段、弹塑性变形阶段的损伤演化规律;循环阶段初期声发射都由小裂纹产生的小事件组成,持续时间及能量值都比较小,空间定位结果显示了事件大都在静态加载阶段形成的成核区产生,且空间事件点变化不快;循环中期声发射能量在时间上变化不大,偶有起伏,空间上事件点变化缓慢,每循环只有少量增加,在时空上都处于一个稳定发展阶段;循环末期每循环的声发射事件数、能量值都急剧增加,特别是破坏阶段达到最大值,事件点由能量高、持续时间长的大事件组成,空间演化迅速,事件点在成核区不断聚集并快速连接,不断向顶部扩散,最后容汇贯通形成宏观破裂面;峰后由于破裂面相互滑动摩擦带动附近的弱结构单元形成新损伤,继续产生声发射,且在完全停止加载后因岩石内部寻求新应力场平衡仍有少量声发射。

浅部异质体表面波探测方法研究

表面点源激发浅部波场由瑞利波主导且能量主要分布于一个波长深度,当瑞利波传播路径前方存在地下异质体时,瑞利波发生散射,在散射波的影响下振源与异质体之间的表面波场发生扰动,并且瑞利波穿过异质体能量衰减。基于这一现象,采用数值计算模拟均匀半空间异质体散射波场响应,分析不同异质体(空洞、软质体、硬质体)对表面波场的影响。研究表明,异质体区域谱密度与周围谱密度明显不同,根据谱扰动对应的偏移距预估异质体水平位置。而软质体、硬质体区域谱扰动特征较为特殊,软质体上方谱密度整体呈减弱趋势,硬质体上方谱密度整体呈增强趋势。可通过偏移距-波长谱图特征波长和谱密度预估埋深。

花岗岩破裂过程中声波与声发射变化特征试验研究

采用声波、声发射一体化监测装置研究了单轴加载及循环荷载作用下花岗岩波速和声发射变化特征。研究结果表明:1加载初期,岩石内部微裂纹受力闭合,纵波、横波波速显著增加,而声发射事件数量极少;加载中期,岩石处于线弹性变形阶段,纵波、横波波速缓慢增加后保持稳定,声发射事件少量产生,约占声发射事件总量的9.44%;加载后期,岩石处于破裂损伤阶段,裂纹开始萌生,拓展,岩石纵波波速呈现略微下降趋势,而横波波速明显降低,声发射活动剧烈,约占声发射事件总量的50.63%。峰值应力之后,花岗岩横波波速开始急剧下降,而纵波波速缓慢降低,声发射活动依然活跃。2由于岩石的内部损伤需要积蓄一定能量才会形成,因此声发射活动呈现"相对平静、间隔突发"的规律,"相对平静期"最明显的时段位于峰值应力之前。3循环加卸载条件下,岩石的波速和声发射变化特征与应力状态表现出良好的一致性。统计分析声发射事件数量随应力的变化规律,论证了岩石的Felicity效应;比较分析加载过程中的Felicity比变化,证明了岩体的累积损伤。

不同围压下煤岩声发射特征试验

利用MTS815岩石力学试验系统对煤岩试样进行常规单轴和三轴围压下的声发射(AE)试验。对声发射信号特征进行综合分析,结果表明:常规单轴压缩和围压作用下试样的AE参数变化均具有明显的趋势性;围压的作用下,弹性阶段的声发射信号显著减少,破坏前无明显AE相对平静期现象,随时间分布的AE振幅及其包络线可以间接反映应力的变化趋势。随着振幅的增加,声发射事件数呈递减的趋势,反映累积幅度分布的m值随着围压的增加而增大。AE频率均分布在3个频域范围内,试样破坏时AE主频成分所占比例显著增加。

周期荷载作用下盐岩声发射特征试验研究

通过改变恒幅荷载条件下的上限应力、下限应力以及加载速率等试验条件,基于声发射技术对盐岩疲劳损伤特征进行试验研究。试验发现,盐岩声发射信号出现在加载阶段和卸载初期,而砂岩声发射信号一般集中出现在上限应力处;盐岩疲劳寿命对下限的依赖程度大于砂岩;随着上限应力的增大,盐岩声发射振铃数增多。加载速率的提高会加速盐岩的疲劳破坏。通过对比声发射振铃数累计曲线和应变累计曲线,发现两者有很好的对应关系,说明二者在反映盐岩疲劳损伤时具有一致性。最后对盐岩进行3级变幅荷载试验,发现第3级声发射振铃数比相同上、下限应力的恒幅荷载条件下多,说明变幅荷载造成的盐岩损伤比恒幅荷载条件下严重。

突出煤体单轴压缩和蠕变状态下的声发射对比试验

采用MTS815液压伺服岩石试验系统和DISP-2声发射监测系统,对突出煤体和砂岩进行单轴压缩全应力-应变和分级加载蠕变状态下的声发射试验.研究结果表明,由于试样初始损伤程度的差异,单轴压缩作用下煤样的声发射现象贯穿整个试验过程,而砂岩在弹性阶段声发射信号较少.分级加载蠕变试验过程中,前3级应力水平处于典型的第1,2蠕变阶段,期间声发射振铃事件比快速递减,其均值和递减时间随应力水平升高而增加.声发射累计振铃数变化曲线能较好地体现原煤试样蠕变特性的变化趋势.第4级荷载水平时,前期声发射曲线基本保持稳定,但数值明显高于前3个应力水平.在破坏前的极短时间内,声发射曲线急剧上升,预示试样即将完全破坏.

打桩振动近场波动的数值分析和实测比较

采用轴对称弹性体系有限元和人工边界的耦合模型对打桩引起的近场波动问题进行数值模拟 ,并编制了相应程序。与某打桩场地实测数据进行比较 ,验证了本模型的可靠性 ,并参考荷兰振动规范分析了打桩振动对建筑物的影响以及隔振沟的位置、深度、宽度和材料强度对隔振效果的影响。

锚杆极限承载力的人工神经网络预测

岩石声波测试技术应用于锚固工程的无损检测中,其基本原理是采用动力瞬态激振使锚杆引起弹性振动,通过测定锚杆的振动响应来估计和推断锚杆的极限承载力。将人工神经网络这类非线性动力学系统运用于该灰色系统的预测,可取得良好的效果。

核电站基岩爆破开挖损伤区研究

根据岭澳核电站二期工程基岩爆破现场进行的4组声波试验，并基于爆前爆后声波波速变化率确定的损伤门槛值得到了各次爆破岩体的损伤范围。研究结果表明，周围岩体在爆孔的装药区段深度范围内，损伤程度最大，而近地面和爆孔底部以下的岩体损伤则较小：距爆区越近，岩体损伤变量越大，爆孔底部以下的损伤深度也越大；爆破作用下岩体的损伤深度要小于水平方向的损伤范围，其比例大约为1：3；岩体的损伤范围随单孔药量增大的趋势咀显。

饱水对致密岩石声学参数影响的试验研究

通过纵、横波透射测试得到了岩石内部结构的一些信息,对致密板岩、花岗片麻岩、黑云母片麻岩的声学参数进行了研究。对岩石岩样声波运动和动力参数的分析发现:(1) 上述三种岩石吸水率均较低,一般为0.05%～0.2%。其纵波波速受水的影响较小,饱水后花岗片麻岩、黑云母片麻岩纵波波速略有提高,提高幅度为1.35%～1.97%,板岩纵波波速略有降低,变化小于0.95%;而对于这三种岩石横波速度提高0.22%～1.61%。(2) 板岩、黑云母片麻岩等区域变质岩的波速各向异性特征明显,而花岗片麻岩波速不存在明显的各向异性特征。饱水对区域变质岩的波速各向异性略有强化,而对花岗片麻岩影响很小。(3) 饱水后,从上述三种岩石接收到的纵波波谱都发生了变化,纵波主频明显降低,表现为对波谱中高频成分滤波作用的增强。在饱水和烘干状态下,岩石的滤波作用都表现出了明显的各向异性,这反映出岩石不同方向上的微观结构存在差异。

地铁盾构双隧道施工诱发的地层变形规律分析

以大连地铁202标段双隧道盾构施工工程为背景,考虑土体的分层以及隧道施工过程中盾构推进、注浆和衬砌拼装等工序,运用FLAC3D软件对盾构双隧道同向先后施工过程进行三维精细数值模拟,并与现场测量数据进行对比分析。结果表明:先施工的右线隧道掘进完成后,隧道上方各层土体越靠近地表,盾构施工引起的地层竖向变形越小,而地层的沉降槽宽度越大,地表沉降槽宽度系数为0.56;近距离双隧道同向先后开挖时,土体相互扰动,地层距离隧道轴线的高度越小,地层竖向变形非对称"双峰"特征越明显,岩层的成层性使得双峰特征消失时岩层距离隧道轴线的高度有差别;两隧道中心线和轴线附近地表有不同方向水平变形,此区域的桩基、剪力墙在隧道掘进时将受到附加剪切作用,易出现裂缝,故在施工中应做好切实的防护措施;监测结果验证了数值模拟方法的正确性,在盾构掌子面距离监测点12m范围内,地表沉降发展得较快。

地铁列车振动的环境响应

本文的研究包括两部分：（１）轨道基础──衬砌结构──地层系统的响应模型，以分析列车振动荷载的传播规律；（２）地铁车辆──轨道系统的振动模拟，以确定列车振动荷载。主要结论是：（１）离开地铁隧道中心线一定距离的地表范围内，存在一个振动放大区；（２）存在一个地层响应的主要频带，在此范围以内的地面建筑如果其自振周期落于这一频带，则会受到过往地铁车辆振动的显著影响。