亳县陨石物理力学性质的实验研究

本文对亳县陨石的物理力学特性进行了多种实验方法的探讨。在MTS伺服控制材料试验机上测得了陨石的全程应力—应变曲线。同时,通过单轴压缩试验确定了抗压强度、弹性模量和泊松比,并运用频谱振幅比法对应力波衰减特性进行了研究,给出了品质因子。此外,还采用脉冲法给出了弹性波速度;液体浸透法给出了密度和孔隙度。文中还将亳县陨石的测试结果与其它陨石物理力学参数进行了比较分析。最后,还根据亳县陨石与岩石物理力学性质的对比,推演出亳县陨石在其母体所处的环境类似于地球上地幔的顶部。     

爆破荷载应力波在无限弹性介质中传播的特征线法解

双指数爆破荷载的应力时程关系是爆破工程的数值分析常用的动力输入。其在弹性岩石中传播衰减的特征线法解是工程爆破数值分析中弹性以及弹塑性分析的重要参照,也是动力学数值分析算法开发的重要高阶校准工具。应用统一弹性波的特征线法解求解源自圆形孔洞的双指数爆破荷载在理想介质中的传播。介绍了源自圆形孔洞的双指数爆破荷载在周围弹性介质传播过程中的径向应力、周向应力、位移以及速度波的特征线法解的具体过程,在MATLAB中进行了4种波的特征线法解的数值实施。对径向应力、周向应力、位移以及速度波的特征线法解的结果进行了多方面讨论。结果表明,特征线法是求解双曲型偏微分方程的一种有效方法,双指数爆破荷载在弹性岩石中传播衰减的特征线法解可为爆破工程数值分析以及动力学数值分析算法开发提供重要的支撑。     

地质名词

地震勘探这一种勘探方法的命名,源自希腊词-地震。地震时地层内发生各个方向的弹性振盪或弹性波。这种弹性波可以用人工的方法在浅孔内放炮造成。弹性波传播的规律与光波和音波相同。这种波由一种岩石进入另一种岩石时会改变自己的方向(发生屈折);会因为所穿过的岩石的密度、可压缩性在硬度不同而改变速度(弹性波的速度,在     

基于岩石声发射信号的指数衰减型小波基构造

通过对小波变换中原函数与小波基函数关系描述发现,通用小波基函数Morlet小波、Marr小波、DOG小波、Haar小波、Daubechies小波等在满足容许条件的基础上,光滑性和紧支撑性不能同时具备的问题。在用小波分析方法研究岩石声发射信号中,困难的是找到合适的小波基函数。根据试验所得岩石声发射信号特征,采用冲击脉冲作用于二阶弱阻尼振动单位脉冲函数作为岩石声发射信号小波分析的基础函数。为拟合岩石声发射信号,提出3个构造条件,并逐一证明、优化,最后构造出带有岩石特征参数的小波基函数。经应用验证,新构造的小波基函数在处理岩石声发射信号方面比通用小波基函数更具优势,为小波分析在岩石声发射方面应用奠定了理论基础。     

超声应力波法检测锚杆的机理分析及应用

锚杆锚固质量的超声应力波法（USW）检测包括锚杆长度检测和灌浆密实度检测。依据一维杆件的粘弹性波理论,建立了锚杆锚固的数学-力学模型并分析求解,研究了应力波在已锚固锚杆中的传播机理,并对几种情况进行分析,对应用超声应力波法检测锚杆长度和灌浆密实度的理论基础和机理进行了探讨和分析。结合在大型水电工程中的实际应用,证明超声应力波法用于锚杆锚固质量检测具有良好效果。     

抽水蓄能电站锚索无损检测试验研究

为了评价弹性波反射法应用于锚索无损检测对锚固质量的影响,在新疆阜康抽水蓄能电站库岸边坡进行了锚索无损检测试验。基于弹性波反射法的基本理论以及预埋锚索传感器,对锚索无损检测的数据采集、信号激发部位、锚固体波速等方面进行系统地研究。研究结果表明:接收传感器位置固定,激发部位为安装接收传感器的钢绞线时,接收信号振幅最大;激发部位为锚索托盘时,接收信号振幅其次,但干扰信号较大;锚索锚固体波速随着注浆龄期和张拉荷载的增加呈降低趋势。基于弹性波反射法可以对锚索长度进行检测并定量分析,但目前弹性波反射法对锚索锚固体的注浆密实度只能进行定性评价,未达到定量评价的精度,试验结果对研究锚索无损检测技术的同行有一定参考和指导作用。      

苏联矿田和矿床构造研究的某些动向

本文概述了苏联近年来在矿田和矿床构造研究上的某些新动向。如强调用构造分析来查明矿化富集条件和探讨矿床成因;显微构造分析用于定性评价控矿构造形成的温压条件和划分矿田断裂动力影响区和动力变质带;利用测定岩、矿石传播弹性波速度的方法来研究控矿构造,恢复成矿构造应力场和查明岩浆岩的形成深度;通过测定岩石的物理力学性质,计算岩石综合物理系数,从而近似定量评价岩石在成矿过程中的性质和作用。     

超声检测信号直达波衰减的Curvelet变换方法

利用超声脉冲回波法检测混凝土内部缺陷体时,由于介质的各向异性,使得接收信号中含有较强的结构噪声;同时,直达波信号振幅强,衰减少,传播路径短。上述原因导致难以分辨测量信号中的有效信号。为了压制噪声,去除直达波,采用了Curvelet变换对实测超声数据进行变换处理,分析直达波在Curvelet域的分布特点,得到其Curvelet系数,采用类似去噪的手段选取合适的阈值,重构得到滤除直达波的有效信号。同小波变换相比,Curvelet变换在去除直达波、滤除噪声的同时,较好地保留了有效信号。对比经过Curvelet变换处理前、后数据的SAFT成像效果表明,Curvelet变换能极大地提高超声无损检测数据分析的准确性。     

TRES-Ⅰ型多分量瑞利波勘探仪的研究及应用

提出多分量瑞利波勘探的技术思想和方法,研制成功专用的防爆型多分量瑞利波勘探仪器,建立了在用极化分析对瑞利波勘探记录的多分量信号分析的基础上,用极化滤波提取有效瑞利波信号的方法。在煤矿井下及地面实际应用表明,多分量瑞利波勘探与单分量法比较,信号的信噪比、勘探深度和可靠性均有一定的提高。     

弹性波法在葛洲坝工程坝基固结灌浆质量评价中的应用

本文介绍了长江葛洲坝水利枢纽工程大江坝基固结灌浆过程中,用现场弹性波法检查、评价固结灌浆质量的试验及其主要结果。试验结果表明,在水利工程大规模的固结灌浆施工中,用弹性波法检查、评价固结灌浆质量,具有较高的可靠性,是快速而经济的先进方法。     

页岩岩屑高精度波速测量的仪器与方法

压裂改造是页岩气开发的关键技术,岩石的脆性评价是储层可改造性的重要参数之一。实验室中通常利用岩芯柱进行波速测量,获得杨氏模量和泊松比以评价页岩的脆性系数。但规则的页岩岩芯很难获得。为此,利用非规则的页岩岩屑,设计并提出了一套基于脉冲回声法的岩屑高精度波速测量的仪器和方法。分析了影响岩屑波速测量精度的主要因素,引入了新针式高频声波探头和新数字信号分析方法,利用脉冲回声法,通过提高采样率和信噪比、使用自相关的方法来提高精度,形成了一套页岩岩屑高精度波速测量的仪器与方法。同时试验结果也与规则岩芯测量结果进行了对比,证实了此仪器与方法的可靠性。     

岩石在动载作用下的破坏与强度

研究岩石的动载性能,在凿岩爆破上有重要意义。分段式霍布金生杆已应用于研究岩石对波动载荷的效应。作者使用改型的霍布金生杆法对岩石试件在动载下的破坏强度作了试验研究。冲击试验台配合微处理机作高速数据显示与处理,借助应力波在弹性杆中的一维理论对数据进行解释。测定了多种岩石静载与动载的强度,并对岩石试件尺寸及加载速率的影响也作了试验。     

Experimental Study on Acoustoelastic Character of Rock Under Uniaxial Compression

This paper made a research about the change rule of elastic wave velocity with stress applied on rock from theoretical and experimental aspect. Firstly, a mathematical model of P-wave velocity and confining pressure of rock was set up from the point of acoustoelastic character. Effect of axial stress on P-wave velocity in granite and sandstone during uniaxial compression process was studied experimentally by using GAW-2000 rock mechanical testing system and RSM-SY5 ultrasonic wave testing system, and the relation curves of axial stress with P-wave velocity were obtained. Based on test data, acoustoelastic theoretical formulas of granite and sandstone were established and the best empirical formulas were fitted by using regression method. Meanwhile, a comparative analysis of the empirical and theoretical calculated values was carried out. Finally, the reliability of applying acoustoelastic theoretical formula in hard rock range was further verified based on the experimental data of granitic gneiss. The results show that the P-wave velocity experiences a rapid increase, gentle increase and then a sharp fall during the uniaxial compression process. The B-value in acoustoelastic theoretical formula (proportion coefficient determined by elastic modulus and third-order elastic constant) decreases exponentially with axial stress. The acoustoelastic theoretical formula can effectively reflect the relationship between rock acoustic velocity and stress within the allowable error, which can be the theoretical foundation of acoustoelastic geo-stress measurement of subsurface rock mass.     

Assessment of the Excavation-Damaged Zone in a Tall Rock Slope Using Acoustic Testing Method

During slope excavation, high stresses can become concentrated in the rock mass because of stress redistribution. Failure of the rock mass creates an excavation-damaged zone (EDZ) in the slope. The damage reduces the acoustic wave velocity in the rock mass. Results of field tests measuring acoustic wave velocity at the Jinping I Hydropower Station are used here to study the EDZ in a tall rock slope. Two acoustic testing methods were adopted in the field tests: single-hole acoustic testing (SAT) and cross-hole acoustic testing (CAT). The acoustic wave velocity was lower in the EDZ, and the depth of the EDZ increased with decreasing slope elevation. Statistical analysis shows that the acoustic wave velocity obtained by the SAT method is larger than that obtained by the CAT method, and the relative difference between the SAT- and CAT-derived velocities is lower for a high quality rock mass than for a low quality rock mass. The integrity ratio and severity of damage can also be determined by acoustic wave velocity test results, revealing that the integrity ratio and elastic modulus of a rock mass are reduced in the EDZ.     

基于多重互相关函数分析剪切波速

介绍了一种提高单孔法剪切波速测量精度的新方法-多重互相关函数法。考虑到判断场地剪切波到时差的困难,提出了用多重互相关函数来求得两剪切波的到时差。互相关分析可求取两相似信号的到时差,但当两信号相似性比较差时,所求得到时差的误差较大;自相关函数本身可进行多重自相关分析,互相关函数结合多重自相关函数后,也可以进行多重互相关分析来求取两相似信号的到时差。试验表明：相比互相关函数,多重互相关函数可改善触发信号和井中三分向探头输出信号的相似性及更好地抑制噪声,因此能更精确地计算出触发信号和井中三分向探头输出信号的的到时差。基于此原理设计了剪切波波速的测试系统,此系统能自动分析出测点的剪切波速和形成完整的报告。     

含采空区层状岩体微震信号传播规律试验研究

微震信号在层状岩体中传播规律的研究对于实现震源准确定位具有重要的现实意义。在天然岩体中，微震信号在岩层中传播的速度，不仅受其内部因素即岩石自身物理性质的影响，还受外部因素如地质结构面、断层及采空区等条件的影响。通过室内试验的方法对微震信号在不同岩层及采空区处的传播规律进行研究。结果表明：波速随着传播距离的增加而逐渐衰减，且岩层密度越大衰减越慢；穿过的结构面数量越多，微震信号传播速度衰减比例越大；能量的衰减与波速的衰减一致。采空区断面横截面积越大，微震信号通过的用时越长；采空区周围岩石密度、弹性模量等物理性质的数值越大，微震信号通过时衰减越少。边际谱分析结果表明：断层对频率高的微震信号阻碍作用更强。     

基于弹性波速比的岩体强度参数估算方法

针对传统的岩体强度参数估算方法考虑风化程度的研究成果较少的不足,引入弹性波速比λ,提出了岩体强度参数的估算方法。以贵州省二叠系两种典型岩体(灰岩和泥岩)为例,讨论了参数λ和正应力σ_n对岩体强度参数的影响。主要研究成果为:基于弹性波速比与Hoek-Brown强度准则,探讨了不同风化程度岩体抗剪强度参数折减系数的确定方法;研究了正应力与弹性波速比对不同风化程度灰岩与泥岩岩体瞬时抗剪强度参数的影响,结果表明,岩体所处的环境与风化程度是影响岩体剪切强度参数的主要因素;通过多项式拟合,建立了灰岩与泥岩扰动与未扰动情况下不同风化程度强度折减系数的计算公式,从理论上探讨了两种主要岩体不同风化程度对强度参数的影响。      

TST技术在岩溶地区隧道超前预报中的应用

顶效隧道位于岩溶发育地区,地质构造复杂,岩体破碎,对超前预报技术的要求高,风险较大。目前国内外应用的隧道超前预报技术多数都存在着技术缺陷,不能区分不同方向的地震回波,不能准确地确定掌子面前方围岩的波速,不能正确地进行纵横波分离等问题,影响到预报的可靠性和准确性。为了确保施工安全,减少和避免地质灾害发生,顶效隧道超前预报中采用了TST技术。应用结果表明,TST技术采用空间阵列系统和速度扫描技术有效地解决了掌子面前方围岩速度分布问题,提高了构造定位精度;应用二维方向滤波技术有效地消除了上下、左右的侧向回波和面波干扰,成功提取了前方回波用于超前预报,避免了虚报误报,解决了复杂地质条件下的超前预报问题。     

不同含水率砂岩单轴压缩力学特性及波速法损伤

为了探究不同含水率砂岩单轴压缩下力学特性及损伤变化情况,首先对5种不同含水率砂岩进行静态单轴压缩实验,获得其物理力学参数;而后利用超声波检测仪测量该5种不同含水率砂岩的波速,将该批次砂岩加载到80%峰值强度后卸载到0,测量此时砂岩声波波速,利用声波法定义损伤,研究含水率对砂岩损伤的影响。结果表明:单轴压缩下,砂岩的峰值强度及弹性模量随含水率升高逐渐降低,而峰值应变变化呈相反趋势;总功及弹性能随含水率增加而下降,耗散能随含水率增加而增大。实验前声波波速随含水率升高逐渐减小,实验后声波波速随含水率升高而下降,且下降趋势较实验前更迅速;砂岩的残余塑性变形和内部损伤均随含水率升高逐渐增大。研究结果可为现场岩石损伤测试提供依据。