混凝土轴心受拉声发射Kaiser效应试验研究

通过对48个试件进行轴拉声发射试验,研究混凝土试件在往复循环拉伸加载条件下Kaiser效应的有效性及其应力范围,探讨混凝土材料中Kaiser效应与Felicity效应的关系,并就Kaiser效应的影响因素进行系统全面的分析。结果表明:混凝土在轴心受拉试验中存在明显的Kaiser效应,其存在的机理是混凝土材料损伤不可逆的结果。Kaiser效应存在的应力上限值约为极限抗拉强度的80%。Felicity比随着相对应力水平的提高而单调下降,当达到较高的应力水平后,Felicity比迅速下降,Kaiser效应衰退,出现Felicity效应。加载速率对混凝土轴拉声发射Kaiser效应基本没有影响;而加载制度、应力水平、卸载后放置的时间以及干湿条件等对混凝土轴拉声发射Kaiser效应产生较大的影响。研究结果为应用声发射技术探讨混凝土拉伸破坏机理奠定基础,同时也为Kaiser效应的工程实际应用提供参考。

岩石声发射Kaiser效应应用于地应力测试的研究

介绍了声发射Kaiser效应测定岩体地应力的原理、方法和测试技术,应用弹性力学理论推导出地下岩体测点处的地应力表示和地应力椭球基本方程。通过在定向岩芯9个特殊方向取样,进行声发射试验得到了各方向的单向正应力值,将其值代入地应力计算公式中得到了3个主应力的大小、方向。其实验研究结果可为工程提供借鉴和参考。

利用岩石声发射Kaiser效应求取地应力

在油气勘探开发中地应力是重要的基础数据,测量地应力的方法较多,利用岩石声发射Kaiser效应求取地应力是其中的方法之一。该方法具有简单、直观等优越性。针对准噶尔盆地勘探开发中存在的问题进行研究,首先介绍了利用岩石声发射Kaiser效应测试地应力的基本原理及实验方法,根据弹性力学理论给出了岩石测点处地应力方程;然后应用该方法求取了准噶尔盆地中部区块2口井的地应力大小,并与测井资料处理结果进行了对比,处理结果较为一致。说明利用声发射Kaiser效应确定地应力是一项准确可靠的室内测试方法,分析结果也为该区块的钻井工程设计与施工提供了基础数据。

不同应力路径对岩石声发射Kaiser效应的影响

为了解在循环加载过程中使用不同应力路径岩石声发射Kaiser效应的特征,采用岩石破裂过程分析软件(RFPA2D)对三种不同应力路径下岩石试样的声发射特征进行了数值计算.在循环加载中采用不同的应力路径对试样加载,在二次加载过程中仍能观测到清晰的Kaiser效应,但是KF值却与先前的最大应力值有较大差别.研究结果表明,岩石Kaiser记忆的真实内容不是先前所受的最大应力,而是岩石内部的损伤程度.使用从原岩中取样,在实验室做单轴压缩声发射实验观测KF值的方法测得的应力值与真实的原岩应力有较大的差别.这一结论对于进一步认识Kaiser效应的本质和用Kaiser效应准确的测定原岩应力有重要的作用.

岩石声发射Kaiser效应的理论和实验研究

利用统计损伤模型研究了岩石声发射的Ｋａｉｓｅｒ效应机制，建立了声发射数和岩石微元强度统计分布之间的定量关系。根据微观统计损伤理论，利用简单的力学模型推导出单轴应力状态下的Ｋａｉｓｅｒ效应表达式，理论和实验结果较吻合。

岩石声发射Kaiser效应研究现状及展望

由于原岩应力现场测量存在着施工困难、测量过程复杂、测量环境要求高等问题,通常只能利用较少的现场测量点获取地下空间区域的原岩应力信息,岩石力学与工程界一直在寻求相对简便易行的原岩应力测量方法。其中,岩石声发射Kaiser效应是一种可以在室内测量原岩应力的重要方法。岩石声发射Kaiser效应已有超过半个世纪的研究历程,至今尚未取得公认Kaiser点的识别标准。系统归纳了国内外有关岩石声发射Kaiser效应产生机制、Kaiser效应点识别方法以及Kaiser效应影响因素等方面的主要研究成果,并对上述研究成果进行了总结和讨论,着重探讨了岩石声发射Kaiser效应的产生机制及其微裂纹演化机制。在上述分析的基础上,提出了岩石声发射Kaiser效应今后主要研究方向和内容,可为该领域的研究者提供借鉴和参考。

岩石声发射Kaiser效应的数值模拟试验研究

运用岩石破裂过程分析 ＲＦＰＡ２Ｄ系统，对岩石破裂过程中声发射Ｋａｉｓｅｒ效应进行了数值模拟试验研究，得到了与物理试验现象十分吻合的模拟结果．

利用岩石声发射Kaiser效应测试地应力的方法研究

利用岩石声发射Kaiser效应在室内测试地应力的原理及测试方法,对岩石块体空间6个方向的试件进行单轴压缩荷载作用下的声发射测试。通过对试验数据的处理,分析能量-时间曲线以选定多级Kaiser效应特征点,即多级应力分量。运用弹性力学理论及自编程序,对空间6个方向的多级应力分量进行自由组合计算地应力,结合取样现场的地质环境综合确定地应力的大小及方向。研究成果对于完善室内测试地应力以及提高确定地应力的准确度有所帮助。

大理岩声发射Kaiser效应法测量原岩应力试验研究

为研究声发射Kaiser效应法测量原岩应力,进行了现场套孔应力解除试验,得到了试件加载方向的实测应力值,对大理岩进行单轴压缩条件下的2次加载声发射试验并确定Kaiser点.试验结果表明:通过声发射Kaiser效应法测得的地应力与通过套孔应力解除法测得的原岩应力误差小于10%,原岩应力位于20%~26%的峰值强度之间,即岩石压密阶段后期或弹性阶段初期.研究结果可为提高判读Kaiser点的精度和岩石工程实际提供依据.

砂岩循环加卸载下损伤特性及声发射Kaiser效应研究

为了获得砂岩循环加卸载路径下损伤特性和声发射Kaiser效应特征,开展了不同围压下砂岩循环加卸载声发射试验;从轴向应力、加载应力水平、能量耗散损伤角度,研究了三轴循环加卸载下声发射的不可逆比变化规律;评价了三轴循环加卸载下岩石Kaiser效应判断方法。结果表明:循环加卸载下耗散能损伤参数能较好地反映岩石的渐进损伤破坏,基于耗散能损伤参数的计算,能较好地反映岩石不同阶段的损伤特性,避免了应变参数计算损伤时压密阶段损伤值异常增大的现象。从应力水平、能量损伤角度分析声发射FR,更真实地反映岩石声发射Kaiser效应,随着围压增大Kaiser效应失效的应力提前,同一应力水平、相同能量损伤下,围压越大FR越小,声发射不可逆性随围压增大逐渐变得模糊。

利用岩石声发射Kaiser效应测地应力的新方法

本文介绍一种利用声发射的凯塞效应在室内测定岩石在地层中三向应力分布的新方法,并用此方法对大庆喇嘛甸油田的喇7—261井876m深处的钻井岩心进行了测定。将得出的三向应力值用来计算水力压裂破裂梯度及判断裂缝形态,其结果与现场资料吻合较好。用此方法与水压致裂瞬时停泵法,浅层的地应力释放法进行比较,也吻合的较好。

岩石声发射Kaiser效应测试玄武岩地应力应用

在减少对岩体的影响因素后,运用岩石的Kaiser效应,以弹性力学理论推导了地应力公式,由该公式可知试样3个主应力的大小、方向,且主应力随深度有增加的趋势,以促进岩石地应力的研究。

金属材料声发射Kaiser效应的混沌特性分析

对金属材料进行反复加卸载的拉伸试验后通过多参数综合判定法确定Kaiser效应点。对金属材料Kaiser效应点进行混沌特性分析,包括关联维数以及Kolmogorov熵值。经分析发现,Kaiser点信号在一定的时间范围内具有混沌特征,并且Kaiser效应点信号的关联维数及Kolmogorov熵计算值比其前后一段时间内的计算值都低,说明Kaiser点处关联维数及Kolmogorov熵的降低意味着主损伤的发生。

基于岩石声发射Kaiser效应的地应力测试研究

地应力是引起地下工程岩体变形破坏的根本作用力,地应力测试技术在煤矿安全高效开采中具有重要作用。以郑庄煤矿3号和15号煤层为工程背景,基于弹性力学及岩石声发射Kaiser效应对测试地应力大小和方向进行了理论分析,采用在试验室试验对地应力分布规律展开了研究,并与现场测试结果进行对比验证。研究结果表明:3号和15号煤层垂直应力、最大水平主应力及最小水平主应力均随埋深增加而增大,2层煤地应力分布规律十分相似,属中等应力区域;2层煤最大水平主应力>垂直应力>最小水平主应力,即构造应力大于自重应力,属典型以构造应力为主应力场;最大水平主应力方向较稳定,基本集中在N27°W左右;2层煤两顶、底板平均水平主应力(最大水平主应力与最小水平主应力的平均值)与垂直应力比值分别为0.968、0.948、0.938、0.934。3号煤层平均水平主应力与垂直应力之比大于15号煤层。研究结果对采用岩石声发射Kaiser效应测试矿井地应力提供了实用的参考价值与借鉴意义。

纳米混凝土声发射Kaiser效应的试验与数值模拟

为研究纳米材料的微观结构对混凝土宏观力学性能的影响,采用声发射试验和数值模拟相结合的方法,研究纳米混凝土在循环载荷作用下的声发射特性.结果表明:纳米混凝土具有明显的Kaiser效应,但存在一定的应力水平范围.与普通混凝土相比,由于受到纳米SiO2微观作用的影响,纳米混凝土在前3次加载过程中,声发射能量高、幅值大、活性强.但在第4次加载时,由于承载能力得到提高,纳米混凝土声发射能量累积曲线的变化相对平缓.RFPA数值模拟结果与试验结果具有一致性,其应力图和声发射图能够形象地表征试件裂纹的扩展过程和破裂位置.这有助于深入了解纳米混凝土损伤过程的声发射特征.

地应力场的结构分析在声发射Kaiser效应中的应用

由于地压活动的复杂性及kaiser效应和声发射技术本身存在的问题 ,Kaiser效应测量原岩应力的方法在现场应力测量方面还有许多重要问题尚待进行深入地研究和实践 ,其中与生产实际联系最密切也是最关键的问题是原岩应力的主方向如何确定的问题。本文结合国家“八五”科技攻关课题子专题《高峰区覆盖岩层活动监测为控制技术》以及《云锡老厂 14- 5矿体采场结构尺寸及回采顺序的优化研究》 ,利用岩体结构分析方法来确定地应力场的主应力方位 ,为Kaiser效应测定地应力值的现场采样提供定向依据。

利用岩石声发射Kaiser效应测试地应力

本文介绍了一种利用岩石声发射Ｋａｉｓｅｒ效应测定地应力场中三向应力分布的方法，并以此法对某地区地应力场进行了测试，将所得结果与现场位移反分析法所得结果进行了对比，二者吻合较好。

声发射Kaiser效应在混凝土疲劳损伤中的研究

为了研究混凝土疲劳损伤,进行混凝土轴向拉伸试验,验证声发射Kasier效应的有效性,分析了Kaiser效应的影响因素,对Kasier效应与混凝土损伤的关系进行讨论。

不同粗糙度煤岩界面超低摩擦效应与声发射特征试验研究

为了揭示动载扰动作用下煤岩界面粗糙度对超低摩擦型冲击地压影响机制,采用自行研制的煤岩界面超低摩擦试验装置,以沈阳红阳三矿1082 m采深煤岩体为研究对象,通过改变煤块与砂岩块体表面粗糙度来模拟煤岩界面不同粗糙特性,以粗糙度系数表征煤岩界面粗糙程度,工作块体水平位移表征冲击过程中超低摩擦效应强度,声发射能量为工作块体摩擦滑动过程中的信号参数,进行应力波扰动下不同粗糙度煤岩界面超低摩擦试验.研究结果表明:(1)超低摩擦滑动过程中,工作块体水平位移、声发射能量计数以及累计能量曲线呈现出孕育阶段、激发阶段、稳定阶段变化特征;(2)煤岩界面粗糙度越小,工作块体水平位移和声发射能量峰值越大,煤岩界面越易发生超低摩擦效应;(3)不同煤岩界面粗糙度下,相比于其他扰动频率, 2 Hz时更易发生超低摩擦效应;(4)给出了声发射能量峰值与煤岩界面粗糙度系数对应关系.声发射能量峰值可以有效表征超低摩擦效应强度,可以用声发射能量峰值预测超低摩擦效应强度.

两类岩石声发射事件与Kaiser效应点识别方法的试验研究

岩石声发射(AE)是研究岩石内部变形与破坏机制和测量地应力的重要手段之一,但利用AE Kaiser效应测量地应力尚未标准化,许多情况下Kaiser效应点不易判别。为了提高Kaiser效应点的识别能力,对取自鄂尔多斯盆地的21块砾岩、砂岩、泥岩等岩芯开展单轴压缩AE测试试验。分析不同应力下AE的规律以及岩性、加载模式和AE参数对Kaiser效应点识别的影响。结果发现:不同载荷条件下AE事件具有不同的数量、能量和频率特征,在Kaiser效应点判别方面,砾岩比砂岩和泥岩更易获得地应力读数;循环加载优于分级循环加载,优于单次加载模式;累积能量优于振铃数和AE数。结合岩芯不同应力下的微观变形破裂机制,可以认为,存在2种类型的AE事件:一为原有裂隙闭合和颗粒间摩擦引起的摩擦型AE,一为新裂隙扩张引起的破裂型AE,破裂型AE能够更好地反映AE对应力的记忆。为了突显Kaiser效应点,应尽量压制摩擦型AE,突出破裂型AE。建议在地应力测试中采用循环加载方式消除摩擦型AE的影响,预压应力水平应超过预先估计的地应力,采用累积能量作为Kaiser效应点的识别参数。