基于单键群方法的岩石破裂声发射时空分布特征的试验研究

基于声发射定位技术和单键群方法,对在单轴压缩条件下岩石破裂过程中的声发射空间相关长度的变化特征进行试验研究。利用单键群构架的键长分布对声发射事件进行分色,可定量确定声发射事件集中程度。研究结果表明:基于单键群方法,影响声发射空间相关长度变化的因素有2个,一是应力的释放导致空间相关长度的下降;二是应力场的转移导致空间相关长度的增长。根据声发射空间相关长度变化的不同,可将岩石岩样分为3种类型:(1)破坏前无明显塑性变形阶段的岩石岩样,空间相关长度呈现以幂律为特征的加速增长态势,且在岩石破坏前达到最大值;(2)对于破坏前有明显塑性变形阶段的岩石岩样,在塑性变形阶段,应力场的转移和岩石内部局部塑性2种因素的影响使得空间相关出现或增长或下降的波动现象;(3)对于加载过程中出现明显局部裂纹的岩样,局部破裂会导致声发射事件群集,致使空间长度减小,但是对于岩石整个破坏过程,空间相关长度呈现整体的增长趋势。单键群构架的键数具有分形特征,其反映的声发射事件的空间演化特征与空间相关长度所反映的情况一致。空间相关长度的增长反映了岩石内部应力场的长程转移过程。在塑性变形阶段,空间相关长度与之前阶段变化的差异对于预测岩石的破坏具有重要意义。

矸石胶结充填体损伤演化规律及裂纹扩展特征

为研究巷柱式残采区不同承载能力煤柱旁矸石胶结充填体(GCPB)在单一荷载作用下的损伤演化规律,通过监测单轴压缩(UCS)过程中声发射响应特征、充填体前后超声波波速变化及采用扫描电镜(SEM)观测试样加载后的损伤裂纹断口微观形貌,研究了损伤裂纹由微观到宏观的能量演化规律及裂纹扩展机制。结果表明:胶结充填体强度随PC掺量的增大而增大,完整试样的波速均大于破坏后的波速;压密阶段的声发射事件率可作为判定充填体密实胶结的依据,建立了基于声发射事件数的损伤变量D和基于事件点的空间单键群架构,损伤变量D和单键群架构子集尺度Ω呈现明显的负相关;通过对比分析,主裂纹损伤阈值能量随PC掺量的增大而增大,分别为35,50,60,150 ms·mV,GCPB试件由脆性破坏向延性破坏转变;GCPB裂纹演化主要由3种不同的裂纹形核引起。以上可为充填体在矿井充填设计中提供依据。

甘肃及邻近地区几次中强地震前地震空间相关长度增长的研究

用单键群分析方法 ,研究了甘肃及邻区发生的几次中强地震前的空间相关长度增长的现象 .结合震源区不同的情况 ,分别选取了圆形和沿断层带分布的平行四边形空间窗 .结果表明 ,所研究的几次中强地震前都观察到相关长度增长的现象 .

芦山7.0级地震前地震活动的临界点特征

直接检测大地震之前空间相关长度的增长是一种从观测的地震活动中检测临界点特征的独立的方法。本文研究了2013年4月20日四川芦山7.0级地震前5年震中周围地区中等地震活动的空间相关长度变化。结果表明,从地震前近两年开始,中等地震以上地震的空间相关长度出现明显增长,变化趋势可以用幂次率进行很好的拟合。用该地区没有7级以上强震发生的时段的地震目录采用相同方法进行了计算,没有发现明显的幂次率增长现象,说明强震前中等地震以上地震的空间相关长度的幂次率增长是地震孕育过程中临界点物理特征的表现。

2011年日本9.0级地震前地震空间相关长度增长现象

使用单键群方法研究了2011年3月11日日本本州东北部海域9.0级地震前地震空间相关长度变化。结果表明,在本次地震发生前约两年,5级以上地震的空间相关长度开始出现明显增长,变化趋势可以用幂次率进行很好的拟合。用没有7级以上强震发生的时段内的地震目录,采用相同方法进行了计算,没有发现明显的幂次率增长现象,说明强震前5级以上地震的空间相关长度的幂次率增长是地震孕育过程中震源区的物理性质特征的表现之一。

2013年7月22日岷县漳县6.6级地震前地震相关长度增长现象

利用单健群分析方法研究了2013年7月22日岷县漳县6.6级地震前地震空间相关长度增长现象。结果表明,从2011年下半年开始主震周围区域地震空间相关长度明显增长。利用这种特征对可能的大震危险区进行网格式搜索,至少可以对未来强震发生的地点进行初步预测。