大连理工大学岩石力学课件张金利老师---4.岩体的力学性质必威体育精装版.ppt

4、岩体弹性波波速测定 （1）岩块弹性波速度室内测定 D、电火花外触发方式 纵波速度： 横波速度： 式中：D—岩石试件两端面的间距； tp、ts—纵波和横波在两端面间传播的时间。 （2）岩体弹性波速度的现场测定 D、电火花外触发方式 纵波速度： 横波速度： 式中：D—声源和测点间的距离； tp、ts—纵波和横波传播的时间。 5、岩体弹性波速度测定的应用 （1）测定岩体动弹性参数、岩体的完整性和各向异性 （2）测定坑洞围岩松动圈厚度 （3）测定岩柱的稳定性 （4）测定岩层分布和风化破碎情况 （5）测定地层层位 （6）检测岩体加固质量 三、 声发射（AE）技术 声发射（Acoustic Emission）是材料破坏时发出声波的现象。利用这种现象研究岩体的破坏过程和预报岩体破坏。 凯塞效应（Kaiser)：当岩体受外力作用所产生的应力未超过该岩体历史上曾经受过的最大应力时，声发射活动不明显，而当岩体受外力作用所产生的应力超过该岩体历史上曾经受过的最大应力时，声发射活动突然加剧，而且各个方向受力都如此。这种现象称为凯塞效应。 （一）、岩石声发射特征 1、声发射信号特征 （1）岩石声发射具有随机性，无规律。 （2）每次声发射信号的波形都不完全相同。 （3）岩石声发射信号有很宽的频带，从零点几～上兆Hz。 （4）岩石声发射的频谱为分离的尖峰，尖峰出现在某些频 率附近，而其他频率分量为0，其振幅也是离散的。 2、岩石破坏声发射全过程特征 1）开始加载阶段（AB），原始裂纹闭合，有声发射信号出现。 2）继续加载（BC），试件产生线性应变声发射信号逐渐上升，但上升幅度较小。 （3）裂纹稳定扩展阶段（CD）。原始裂纹开始活动，声发射迅速上升。 （4）裂纹非稳定扩展阶段（DF）。裂纹扩展速度加快，形成宏观破裂，声发射信号突然加剧达到最大。 3、声发射信号检测 （1）岩石声发射检测参数 A、累计活动（N）：记录一定时间间隔的声发射次数。 B、发射率（NR）：单位时间内的声发射次数，即频率。 C、幅度（A）：每一声发射事件的最大振幅。 D、发射能（E）：每一时间段内声发射振幅的平方。 E、累计能（∑E）：在一定的时间间隔内所有声发射能的总和。 F、能率（ER）：单位时间内观测到的全部声发射事件发射能的总和。 （2）岩石声发射信号的表征参数 岩石声发射过程特征参数是岩石破坏失稳预报的基础。 A、事件数和频度：事件数的确定方法有两种： 以第一监测周期各种声发射的最大振幅Amax(fi)的平均值为阈值，即： 式中：△T为第一监测周期采样时间；△为采样间隔。 凡各列频谱值达到（1/m）的平均值为阈值即为大事件（m为2,3)。 以某一电压（0.5V)为阈值。凡各列频谱值达到0.5V者为一事件，达到1.5V者为一大事件。 事件频度（n）：单位时间的事件数称为事件频度。 大事件频度（nb）：单位时间的大事件数称为大事件频度。 设某个采样间隔△i的事件数为Pi,大事件数为ri，时间取分钟为单位，则有： B、单个事件的能量（IE）和单位时间声发射的能率（E） 单个声发射信号的能量IE应包含所分析的频率范围内各种频率成分的能量之和，即： 式中： m为采样点数，R为输入阻抗，A为幅值。 每分钟的能率为： （二）、声发射技术的应用 1、监测预报岩体的破坏 2、原岩应力的测定 岩体的水力学特性是岩体与水共同作用所表现出的力学特性。 一、岩体的水文地质结构 1、岩体水文地质结构 按岩体中地下水赋存条件可将岩体划分为含水体（层）和隔水体（层）。 含水体（层）：包括孔隙含水体、裂隙含水体和管道含水体。 隔水体（层）：层状隔水体和块状隔水体。 孔隙含水体：多见于中新生代砂砾岩体中； 裂隙含水体：多存在于构造变动剧烈的岩浆岩、变质岩及坚硬的沉积岩中； §4-6 岩体的水力学特性 管道含水体：发育于喀斯特化岩体内； 层状隔水体：主要在沉积岩内，它由软弱岩层组成，在构造作用下常成塑性变形，断裂较少或断裂紧闭；