单轴加载条件下砂岩声发射特性分析.doc

单轴加载条件下砂岩声发射特性分析332105） 摘要：通过单轴加载条件下砂岩破裂过程声发射试验，了砂岩变形的各个阶段的声发射，得到了应力-时间-累计振铃计数、应力-时间-声发射事件率曲线。结合应力-应变曲线，采用快速傅里叶变换，对个声发射信号进行了频谱分析，得到了声发射信号对应的主频对主频变化情况进行了分析结果表明：在峰值强度0%之前，主频随压力随机变化在峰值强度0%之后主频有降低的趋势，且主频集中在1～180 z之间。声发射；快速傅里叶变换；主频Acoustic emission characteristics analysis of sandstone under uniaxial compression Huang zhihui1, Shen Guohua2 (1. School of Architectural and Surveying Mapping Engineering,Jiangxi University of Science and Technology,Ganzhou 341000,China;2. Jiujiang?Mining?and?Metallurgy?Co.?Ltd.，Jiujiang 332105，China) Abstract：Through the acoustic emission experiment of sandstone under uniaxial load, we reorded the AE(Acoustic Emission) signals of sandstone in various deformation phase. Obtained the s of stress-time-ring accumulative count, stress-time-AE rates. Based on the stress -strain curve, analysed the characteristic parameters of AE in the whole failure process, Through the FFT(Fast Fourieer Transform)，analysed the amplitude spectrum of 110 AE events choosed by time sequence, retained the dominant frequency of AE signals, and analysed the changes of the dominant frequency with stress. The results showed that the dominant frequency changed randomly when the stress level not more than 50% of the peak stress, subsequently, the dominant frequency had the trend to be the low frequency, what’s more, the dominant frequency mainly ranged 140 kHz to 180 kHz. Keywords: acoustic emission; FFT; dominant frequency 0 引 言 声发射（AE）是指材料局部因能量的快速释放而发出的瞬态弹性波的现象[1]。用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术[2]。现代声发射技术起始于Kaiser20世纪50年在德国的研究工作，他发现多数金属在应力值达到上次加载最大应力前不产生声发射信号Kaiser效应[]。Goodman 等发现岩石材料[7]。岩石的破坏过程是一个应变能不断、间歇释放的过程，传感器所接收到的声发射信号（即弹性波）的能量信息充分反映岩石内部裂纹扩展和损伤程度[-9]。声发射信号的处理方法可分为两大类：基于参数的分析方法和基于波形的分析方法[]。在参数分析方面，文献[11]提出了岩石稳压时的AE事件率、AE事件数稳定或增加平稳。文献[12]阐述了在弹性阶段试件产生的声发射信号较微弱，主要变现为撞击数较少、能量较低、振幅较小。在频谱分析方面，声发射信号数量较大，信号的提取是进行声发射频谱分析的关键。文献[]对单轴压缩条件下的岩石进行了声发射信号的频谱分析，对其中32个声发射信号进行FFT变换，得出了岩样临近破坏时主频向低频方向移动的结论。通过对岩石破坏过程中的声发射主频的统计研究，结果表明随荷载增加，主频出现波动。文献[] 按时间顺序共提取了540个声发射信号对含水砂岩