一、声发射技术在岩土工程中的应用（论文文献综述）
郑强强[1]（2021）在《动载作用下损伤砂岩的力学特性与破裂特征》文中研究表明与未受扰动的岩体相比,受人类采掘活动的影响,赋存于自然界中的岩体通常处于不同程度的损伤状态。损伤岩体内部随机分布不同尺度、规模、产状的节理和裂隙,这些弱面劣化岩体的内部结构,同时也削弱了岩体的强度。鉴于此,对岩土工程中岩体的工程设计、稳定性分析和解危措施,也与未受扰动的岩体有所不同。虽然,破岩工作机械化程度,随着技术的革新不断提升,但部分机械作业不能适应的区域仍采用爆破破岩。爆破作业诱发的爆破震动和冲击波,影响临近岩体的稳定性,不仅给工程安全埋下隐患,也威胁施工人员的生命安全。因此,研究动载作用下损伤岩体的力学特性和破裂特征,对安全生产和防护有着重要的意义。本文以损伤砂岩为研究对象,基于声发射和延时双差层析成像技术,分析受载砂岩内的损伤程度、破裂模式和速度结构演化。采用不同上限的循环静载作用于砂岩,并用CT扫描成像表征砂岩的损伤程度。然后,采用高速摄像和分离式霍普金森压杆,对不同损伤程度的砂岩试件开展冲击动力学试验。探究冲击荷载作用下损伤砂岩的强度变化、能量演化、裂纹扩展和破碎特征等问题。最后,采用工业CT扫描技术,分析爆炸荷载作用下损伤砂岩的裂纹扩展和破裂特征。得到以下结论:以声发射撞击比HR表征受载砂岩的损伤程度,并构建能定量描述包括原生裂隙压密闭合阶段和峰后阶段的受载全过程的损伤力学模型。依据监测到的声发射信号特征,将砂岩的受载过程依次划分为初始撞击阶段、撞击稳定阶段、撞击失稳阶段,这三个阶段的破裂模式依次是以剪切破坏、张拉破坏和剪切破坏为主。考虑岩体的非均质性,采用延时双差层析成像技术,反演不同应力水平下,受载砂岩任一截面的速度结构。速度结构随着荷载的增加而增大,岩石的损伤也逐渐增加,在破坏失稳阶段增长率和损伤程度都达到最大。此外,在受载砂岩进入塑性阶段后,其内部存在小部分区域受“隔离状态”的岩块,在裂隙的隔离和岩石扩容的综合作用下,岩块在破坏失稳阶段仍出现速度结构增加的现象。砂岩的损伤弱化了其动态力学强度。在冲击荷载的压缩和劈裂作用下,随着损伤程度的增大,初次起裂裂纹的数量、长度和宽度都增加,损伤砂岩的破碎程度和破碎岩块的动能也都有所增加。而当砂岩的损伤程度一定时,损伤砂岩初次起裂裂纹的数量、长度和宽度以及破碎程度、破碎岩块动能、压剪区域的力学显现等,都随着冲击气压的增加而增大。在冲击荷载劈裂拉伸作用下,杆-岩接触面的压剪区域的破碎范围和程度,随着损伤程度和冲击气压的增大而增加。冲击荷载作用下,砂岩的耗能占比,随着砂岩损伤程度和冲击气压的增大,都呈现出指数函数增大的规律。爆炸荷载作用下,损伤砂岩底部表面裂纹的扩展范围、裂隙宽度和数量,都随砂岩初始损伤程度的增加逐渐增大。上部爆破漏斗和下部砂岩裂隙的尺寸,也随着损伤程度的增加而增大。由CT成像的试验结果可知,爆炸荷载作用下砂岩内的损伤程度、损伤区域、裂隙的尺度和破裂程度,都随着初始损伤程度的增加而逐渐增大,且沿平行于边长方向贯穿裂缝的宽度和长度,也随着损伤程度的增加而增大。受循环静载作用时的端部套箍作用和砂岩尺寸效应的影响,爆炸荷载作用下,损伤砂岩内贯穿炮孔中心直至砂岩试件边界的裂隙,都是沿着静载的加载方向产生。图[92] 表[17] 参[278]
洪鹏[2]（2021）在《砂岩力学性能及破坏特征荷载速率依存试验研究》文中进行了进一步梳理岩体开挖、爆破振动、构造应力、温度或水位变化等诱发的荷载速率变化对岩石的强度、变形和损伤破坏等产生的影响不容忽视,研究荷载速率对岩石力学性能和损伤破坏特征的影响对安全施工及岩石工程灾害预测具有重要的实际意义。论文以砂岩作为研究对象,开展了常规单轴加载和循环加载声发射检测试验,分析了不同加载速率对岩石的全应力应变曲线、力学参数、能量演化、特征应力变化规律、宏观破坏形态等力学特征的影响;对不同加载速率下岩石碎块进行筛分并结合分形理论,从碎块尺寸分布和碎块质量分布的角度进行了研究,得出了砂岩破坏特征荷载速率依存关系;试验过程中使用声发射技术进行检测,分析了加载速率对声发射参数的影响;运用G-R关系式研究不同加载速率下声发射b值特征;提出了一种声发射空间分形维数定量描述岩石损伤状态的方法。取得的研究成果如下:常规单轴加载作用下砂石的强度、峰值应力对应的轴向应变、模量等与荷载速率表现出明显的依存关系,都随荷载速度的增加而增加;荷载速率越大,除闭合应力,其他特征应力越早出现,弹性能与总能量曲线愈加接近,而耗散能曲线越与应变轴愈加接近;全过程中Ud/Ue先减小后增大,最小值出现在弹性阶段末期。循环加载作用下砂岩的“记忆性”随应力水平增大而降低,随荷载速率增大而提高;残余应变与荷载速率呈负相关,且受荷载速率、应力大小和循环次数共同影响;不同卸载应力下,加载速率越大输入能越低,加载至破坏时,加载速率越大输入能越高;随着应力增加弹性变形能占输入能的比值是先增加后降低,塑性变形能与输入能的比值先降低后增加,塑性变形能占输入能的比值最大值出现在初始加载阶段。岩样破碎程度与加载速率具有依存关系,加载速率越大块度特征值越小,岩样越破碎;块度分布与加载速率具有分形特征,分形维数随荷载速率的而增加,与荷载速率对数呈良好的线性关系;破碎程度越低分形维数越小,分形维数Db与块度特征值dm负相关,加载速率对块度分形维数的影响要大于对块度特征值的影响。声发射振铃主要集中在压密阶段和损伤破坏阶段,随加载速率增大弹性阶段幅值明显增强,增加荷载速率会弱化幅值阶段性现象;单轴加载弹性阶段b值处于较高水平,损伤破坏阶段b值会有较大程度降低,b值与荷载速率对数成负线性相关,采用累积频度计算b值结果比微分频度更加准确;循环加载下b值在2到4之间,荷载速率越小,b值跳跃性越明显,随着荷载速率增加b值跳跃性发生时间越晚甚至消失;b值短暂突降,可视为岩石裂纹发生大尺度变化,b值持续下跌可视为岩石破坏前的预兆;声发射事件沿空间分布具有分形特征,维数在区间[2,3]内变化,维数与荷载速率负相关,荷载速率增大对岩样声发射事件数的空间分布是一个降维数过程,维数越大,损伤空间分布越均匀,维数越小,损伤空间分布越集中。
傅昱[3]（2021）在《层状岩石破坏过程的声发射特性及源定位研究》文中研究说明在工程建设中,岩体稳定性与工程的安全性、可靠性密切相关,因此,了解施工环境中岩体的力学性质是工程开展建设的一个重大前提。岩体力学性质受层状构造影响较大,而含有层状构造的岩体分布又十分广泛,因此在工程建设中若只考虑岩性而忽略层理倾角变化引起岩石力学性质的改变或给工程的平稳运行带来巨大的风险,故而有必要对层理倾角的变化引起岩石破坏模式、力学性质等方面的改变开展研究。本课题通过选取竖直层理、水平层理以及45°层理的软岩（千枚岩）及硬岩（板岩）试样开展单轴压缩试验,结合声发射技术进行全程监控,根据所得试验数据,探究了层理倾角的变化对软、硬岩石破坏方式、力学性质及声发射特性的影响规律。对试验结果进行分析取得如下成果:（1）从破坏后裂纹孕育发展情况分析,竖直倾角的层状软、硬岩石的破裂机制为劈裂破坏,水平及45°倾角的层状软岩破裂机制为剪切破坏,水平及45°倾角的层状硬岩的破裂机制为劈裂与剪切相结合的混合破坏。（2）声发射RA值能判断破裂机制为混合破坏时裂纹发展的时序特征,表明其顺序为先剪切裂纹的孕育发展,后劈裂裂纹的扩张;声发射振铃计数反应了岩样内部裂纹的孕育发展情况,硬岩主裂纹孕育时刻在岩样到达抗压强度峰值时刻之前,而软岩主裂纹孕育时刻在岩样到达抗压强度峰值时刻之后;声发射能量为声发射源释放的弹性能量,裂纹孕育扩展方式会极大影响声发射能量的释放,当岩样破坏模式为剪切破坏时,声发射能量释放较少,而当破坏模式为劈裂破坏时,声发射能量则瞬间大量释放;声发射参数判可断岩石破解状态,提供破裂的预警信号。其中振铃计数与能量的突增现象为预警信号,当该信号出现时,预示硬岩即将发生破坏,而对于软岩则预示即将由弹性阶段进入塑性阶段。（3）通过结合岩样破坏特征及声发射特征,可推断软岩的破坏机理为首先发生晶格滑移再发生晶格断裂从而导致最终破坏,而硬岩仅因晶格断裂导致破坏。源定位是声发射技术的一个重要目的,能够粗略描绘出材料的内部损伤区域。本课题对层状岩体的声发射源定位方法进行探索,利用斯奈尔定理推导了在AE源在二维平面中双层以及三层层理中传播的走时方程,结合粒子群算法对走时方程求解,分别得到了单速度模型与考虑层状结构的多速度模型下的源定位位置,对比分析了两种情况下定位精度的差异。同时探究了单速度模型下,速度选取值对源定位精度的影响。
冉珊瑚[4]（2021）在《冲击损伤后红砂岩力学特性与声发射特征试验研究》文中研究表明采矿、隧道、地下硐室及边坡等岩石工程的预留岩体会长期处于爆破冲击、周期性静载荷以及水等因素共同作用下,其失稳破坏演化机制相较动载荷、静载荷以及水等单因素作用时更为复杂。目前,关于冲击损伤后水岩作用下岩石变形破坏过程中的力学特性和声发射特征研究尚不多见。本文以红砂岩为研究对象,通过室内试验与理论分析相结合的研究手段,探讨水对冲击损伤后红砂岩静力学特性与声发射特征的影响,主要研究内容及结论如下:（1）为探究冲击损伤后红砂岩的静力学特性,采用SHPB试验装置对岩样开展恒定冲击速度下的循环冲击致损试验,以制备不同初始损伤程度的岩样。在冲击损伤试验中,随着循环冲击次数的增加,红砂岩孔隙尺寸及数量均呈上升变化趋势,T2谱分布曲线由单峰向双峰及三峰转变,孔隙度在T2谱分布曲线上的次峰“钝化”现象更加显着。（2）基于P波构建了修正后的岩石损伤模型,修正后的模型可较好反映岩石在循环冲击载荷作用下的损伤演化特征。在循环冲击载荷作用下,岩石临界破坏与单位体积吸收能的大小相关,若单位体积吸收能高于临界破坏吸收能时,岩石即发生破坏。（3）对冲击损伤后的红砂岩进行了干燥和饱水处理,在此基础上开展了单轴压缩试验和单轴分级循环加卸载声发射试验,研究了峰值应力、峰值应变、弹性模量及破坏模式演化规律。单轴压缩条件下,随着冲击损伤程度的增加,干燥和饱水状态红砂岩峰值应力、峰值应变及弹性模量均呈逐渐减小的变化趋势;单轴分级循环加卸载条件下,随着冲击损伤程度的增加,干燥和饱水状态红砂岩峰值应力、峰值应变变化甚微,加载模量和卸载模量总体呈先增加再减小的变化规律。岩石破坏模式与损伤程度、水和加载方式关系密切。（4）根据声发射信号活跃程度,将循环加卸载条件下岩石破裂过程划分为3个阶段,不同阶段的声发射事件数、振铃计数、能率响应特征与冲击损伤程度、含水状态密切相关。可利用RA和AF值判断岩石破裂过程中微观结构变化及裂纹演化规律,预测岩石宏观破坏模式。（5）基于加卸载响应比理论,计算得到的弹性模量响应比值总体呈先降低再上升的变化趋势;声发射响应比值总体呈减小趋势,且该值逐渐趋向于2。加载初期,冲击损伤后干燥状态红砂岩声发射响应比值远大于饱水状态,无冲击损伤红砂岩在干燥和饱水状态下的声发射响应比值无明显变化。（6）冲击损伤后干燥和饱水状态红砂岩的FR值具有差异,具体表现在:干燥状态红砂岩的FR值呈先增加后减小的变化趋势,饱水状态红砂岩的FR值呈持续减小的变化趋势。
杨道学[5]（2021）在《基于深度学习的岩石微破裂演化声发射行为特征》文中指出我国已建与拟建的岩石工程项目数量之多,规模之大,为世界瞩目,在各类岩石工程施工建设过程中岩石的失稳破坏导致各类工程地质灾害问题愈演愈烈,成为制约岩石工程安全、进度及经济成本的重要因素之一,其中声发射（AE）无损检测技术在各类岩石工程及地质灾害监测预警中应用十分广泛。针对目前基于AE行为的岩石微破裂演化机制研究方面存在的不足,本文综合运用室内试验、理论分析及数值模拟等研究手段,对水力耦合作用下岩石变形破坏过程中微破裂演化机制及AE行为进行研究。主要研究内容及结论如下:（1）在岩石AE滤波及定位方面:针对AE信号的低信噪比、随机性强、非平稳性等特点,提出了一种基于EEMD-SCBSS的AE信号滤波算法;为了消除弹性波在岩石内部传播过程中速度对AE定位精度的影响,提出了一种基于到时时差PSO的未知波速AE定位算法;并基于MATLAB计算平台开发了一套“AE震源矩张量参数反演及震源破裂机制分析软件”,实现了对岩石微破裂过程中AE信号的滤波、未知波速AE定位及AE震源微破裂机制分析。（2）在AE震源产生机制的识别方面:由于AE信号在水中传播过程中衰减速率更快,造成数个AE接收传感器同时采集到同一个AE事件变得较为困难,进而导致矩张量反演理论在研究饱和状态下红砂岩试件变形破坏过程中微破裂演化机制方面存在着一定的局限性;针对矩张量反演理论在识别饱和状态下红砂岩微破裂演化过程中AE震源产生机制存在的问题,提出了一种二维深度残差卷积神经网络识别AE震源产生机制的新方法,通过将一维AE信号转换为二维数字图像,利用深度残差卷积神经网络模型对二维数字图像中高级及抽象的AE震源特征进行提取,并成功地解决了饱和状态下红砂岩微破裂演化过程中AE震源产生机制的识别难题。（3）在不同断裂模式下岩石微破裂演化机制的研究方面:通过Mode Ⅰ与Ⅱ断裂试验测得了不同断裂模式条件下岩石微破裂过程中力学参数与AE行为特征,对不同断裂模式下的AE行为、载荷应力、断裂韧性、非断裂区域损伤量与含水率之间的关系进行了系统性地研究,构建了不同断裂模式下非断裂损伤区域损伤量与含水率之间的数学模型;从CCNBD试件在Mode Ⅰ与Ⅱ断裂过程中主要破坏模式的角度出发,对不同断裂模式下AE信号变化特征进行了分析;基于广义最大周向应力准则推导了Mode Ⅱ断裂模式下CCNBD试件的临界断裂半径、初始起裂角度与含水率之间关系;通过SEM成像结果与AE震源空间分布信息证实了本文提出的非均胶结模型可行性,并利用非均胶结模型对Mode Ⅰ断裂过程中微裂纹扩展机制及断裂过程区进行了研究,揭示了非均质砂岩在Mode Ⅰ断裂过程中微破裂演化机制。（4）在岩石微破裂时间效应的AE行为演化方面:基于统计力学与损伤力学理论建立了岩石微破裂时间效应的含阻尼因子蠕变AE模型,该蠕变模型揭示了减速蠕变及等速蠕变阶AE行为与加速蠕变阶段AE行为的内在联系;利用奇异值分解法对累计AE事件数进行分析,实现了对加速蠕变阶段的定量识别;减速蠕变和等速蠕变阶段的AE波形为突变型,而加速蠕变阶段AE信号波形为突变型和连续型共存的形式,进而从AE波形特性的角度实现了对加速蠕变阶段的定量识别;最终利用弹性波动力学理论对AE波形特征与红砂岩微破裂时间效应之间的关系进行了研究,揭示了红砂岩微破裂时间效应的声发射行为演化特征。（5）针对水对岩石微破裂演化机制的影响:通过数值模拟、AE技术、SEM成像、分形理论与ResNet50模型相结合的研究方法,揭示了不同含水率条件下红砂岩微破裂演化机制。研究结果表明:随着含水量的增加,岩石试件的破坏模式由以张拉型破裂为主导向以剪切型破裂为主导转变,表面的宏观裂纹数目也在逐渐地减少;张拉裂纹更容易聚集形成宏观裂纹,而剪切裂纹分布相对较为分散。并通过对数值模拟结果、SEM成像结果与ResNet50模型识别结果进行对比分析,证实了ResNet50模型可以对不同含水率条件下岩石微破裂过程中AE震源产生机制进行监测解译。
樊卓乾[6]（2021）在《黄砂岩声发射源定位精度影响因素及破坏特征研究》文中指出对于解决工程建设过程中的动力灾害问题、进一步加深对岩石破坏规律的研究一直是许多学者长期所研究的课题。现今,声发射监测技术作为无损监测的一种方式,利用该技术对岩样的过程进行实时监测已成为研究岩石破坏规律的一种重要手段。通过该技术进行监测之前,首先要弄清楚岩石声发射实验的定位精度,这样才能建立声发射与岩石破坏之间的正确关系。而以往声发射定位影响因素方面的研究一般采用加载力学实验的研究方法,该方法存在实验操作繁琐、压力机操作安全隐患等问题,有必要采用另一种方式来替代。且以往对于较大尺寸岩样（相对标准尺寸而言）声发射影响因素研究较少,而加强对该尺寸岩样的研究,将更有助于精准的建立较大尺寸岩样破坏与声发射之间的关系,可以为后期利用CT与声发射技术实现对大尺寸岩样的三维可视化奠定基础,同时该研究对促进声发射技术在岩石破坏机理及矿山灾害监测预测等方面的应用具有重要的理论指导意义。基于此,本文选用工程实践中常见的黄砂岩为研究对象,首先通过物理断铅进行声发射空间定位影响因素实验,以绝对距离误差和较优点作为实验评价指标进行综合评价,得出各因素对声发射空间定位精度影响大小,确定了最优方案;然后开展单轴压缩声发射空间定位实验,对声发射空间定位影响因素实验进行验证。同时利用声发射参数的变化特征来表征岩石的破坏过程,确立岩石破裂与声发射信号特征之间的关系。最后,选用数值计算重现岩石的破坏过程,并从应力场、AE事件分布等角度进行分析,进一步补充了物理实验部分。主要研究结论如下:（1）通过正交实验方案设计,并以绝对距离误差和较优点为评价指标对实验结果进行综合判断,得出对声发射空间定位精度影响因素的主次顺序为:声发射传感器类型>声发射传感器边界距离>声发射传感器数量。对于声发射空间定位精度的影响最小组合为声发射传感器类型选择低频、边界距离选择0.2L与传感器数量选择8个。（2）不论是具有代表性的预制裂纹岩样还是完整岩样,中高能量事件聚集形成的区域都与岩样实际破坏形成的宏观断裂面区域相一致,表明利用声发射源定位事件的分布特征很好地表征了岩样的破坏模式,同时验证了优方案下的声发射监测定位精度较高,可以满足实验室岩石声发射监测实验要求。（3）通过对不同应力阶段的声发射事件空间分布演化规律进行研究,发现声发射事件可以对岩石内部微裂纹的压密、扩展与贯通信息起很好的表征作用。岩样经历了“小能量微破裂-中高能量破裂-贯通式大破裂”的演化过程。同时,声发射事件的聚集区,即局部应力集中现象可作为裂纹扩展的起裂位置。（4）声发射振铃计数与能量参数随时间的变化趋势基本一致,大致呈“平静（声发射活动不活跃）-稳定上升（声发射活动较活跃）-急剧上升（声发射活动很活跃）”变化趋势。含预制裂纹岩样裂纹的声发射急剧上升（活跃期）要滞后于完整岩样,出现在峰后阶段。（5）黄砂岩AE的b值变化曲线呈“平稳-上升-下降”的特点,岩样内部微裂纹经历了分布稳定、小尺度微裂纹分布增加以及大尺度裂纹分布增加阶段,对应了岩样内部微裂纹压密、新生裂纹萌生、延伸、聚集等不同发育阶段。在峰值应力之前均出现了b值下降现象,该现象是岩石损伤失稳的前兆信息之一。（6）运用RFPA3D软件,从岩样破坏、最大主应力场、AE事件角度对其内部三维裂纹的演化情况进行了分析,结果显示,数值实验很好地展示了岩样三微裂纹从产生、扩展到连接、贯通的演化规律,与物理力学实验岩样破坏形式有很好地相似性。
胡杰[7]（2021）在《隧道块状节理岩体破坏前兆规律及块体垮塌监测预警方法》文中研究指明随着我国经济社会的持续高速发展以及人民对生活质量要求的不断提升,交通运输工程建设规模与数量总体上呈现不断增长的趋势。进入21世纪以来,铁路、公路工程建设步入高潮,隧道建设规模进一步增加,我国已成为世界上隧道建设数量、运营里程最大的国家。隧道围岩结构垮塌灾害是节理硬岩隧道最为常见的地质灾害之一,具备强隐蔽性、强突发性、强破坏性、强致灾性特点,灾变过程涉及节理岩体渐进破坏和危险块体群大规模垮塌,防控难度极大,每年造成严重的经济财产损失和人员伤亡。本文针对隧道节理硬岩破裂及衍生块体垮塌灾害监测预警,重点关注岩桥破断和岩块失稳两个重要的灾变阶段,综合采用案例分析、室内试验、前兆监测、机器学习、物理模拟、数值模拟等手段,系统地研究了不同应力状态下节理岩体破坏行为及伴生多元前兆演化规律,提出了基于岩体裂纹类型演化的岩桥破断预警判据;在此基础上进一步探索了岩块失稳过程尖点突变模型,提出了静、动荷载条件下,基于岩块固有振动频率演化的块体突变失稳预警判据,为块体垮塌灾害防控提供了重要的理论支撑。主要研究成果包括:（1）总结了高、中、低地应力条件下隧道节理硬质围岩常见的破裂、掉块现象,分析了破裂内在驱动要素及力学机制,将块体垮塌灾害概化为岩桥破断和岩块失稳两个主要阶段;针对张拉、拉剪、压剪三种典型应力状态的岩桥破断行为研究,创新研发了“拉-压-剪”新型多功能岩石力学试验系统,满足了不同应力状态下统一尺度立方体岩样直接破坏过程模拟及伴生多参量信息的监测需求,为不同破坏行为及前兆差异性的直观、精确对比提供了设备支撑;重点解决了直接拉伸试验偏心抑制、端部应力集中效应弱化、剪切弯矩效应弱化、小力值拉应力稳定加载、新型加载辅具设计等试验技术难题。（2）基于自主研发的新型试验平台,开展了统一尺寸节理岩样直接拉伸、拉剪、压剪破坏试验,结合声发射仪、光学高速摄像仪、红外热像仪进行破坏过程的同步监测,系统地对比分析不同应力状态下岩桥的破断行为及“声-光-热-力”多参量前兆信息演化机制,揭示了应力大小、节理贯通度对岩样强度及前兆演化的影响规律;试验与监测结果表明:三类试验破坏现象存在显着的差异,拉伸与拉剪试验脆性破坏特征显着,破裂迅速且释能特性强于压剪破坏,而声发射信号响应则明显强于温度与变形参数;在试验结果的基础上,进一步采用RFPA丰富节理岩样工况,揭示了节理贯通度增加对岩样整体强度和岩桥部位强度不同的影响规律。（3）针对响应较灵敏的声发射监测,从特征参数和波形参数两个方面对不同应力状态下岩桥破断过程的声发射信号进行深入分析,基于计数、能量、幅值、b值、主频、熵值多个声发射监测指标,从破裂数量、破裂尺度、破裂有序性等多个角度对不同应力状态下的岩桥破坏过程进行刻画分析;在此基础上进一步采用RA-AF值拉、剪裂纹分类法探索了岩桥破坏过程的破裂类型演化规律,不同破坏试验均呈现早期以拉裂纹为主,临近破坏时刻剪裂纹产生的裂纹演化机制;综合特征参数、波形参数和裂纹判识类型,建立了三种典型应力状态下节理岩体安全状态三色判识方法。（4）针对不同应力状态下的节理岩体破坏,探索基于RA-AF值拉、剪裂纹分类法的普适性预警判据,引入机器学习算法,提出了基于高斯混合模型（GMM）的声发射RA-AF值自动聚类分析方法,结合支持向量机（SVM）模型建立了拉裂纹与剪裂纹簇的最优分割方法,分析了 GMM-SVM模型在裂纹类型自动判识方面的可靠性,解决了JCMS-ⅢB5706规范中对角分割法存在的人为经验性和不确定性问题;针对工程实际,建立了声发射等数据点、分时段裂纹类型动态判识方法,将单元时段剪裂纹数超过20%且剪裂纹数据点簇呈现靠近RA轴的条带作为普适性岩桥破断预警判据,并进一步建立了基于似然比估计的拉、剪、复合裂纹三分类自动判识方法。（5）针对岩桥破断后可能产生的继发岩块失稳垮塌,重点考虑大型关键块体常见的滞后突变滑动失稳类型,建立了块体简化弹簧质子振动模型,揭示了滑动面剪切刚度对块体固有振动频率的影响机制;创新开展了大尺度岩块失稳过程物理模拟试验,揭示了应力、接触面积对块体固有振动频率的影响规律及滑动失稳过程声发射参数的响应特征,结合3DEC数值分析,进一步验证了考虑滑动面剪切刚度的简化振动模型的有效性;建立了块体失稳的尖点突变分析模型,提出了静、动荷载条件下岩块突变失稳预警判据,首次通过滑动面剪切刚度搭建起块体固有振动频率与块体稳定性分析间的桥梁。
孙红英[8]（2021）在《声发射技术在岩土工程中的应用》文中指出为保障岩土工程的建设质量,需要将多方面的技术手段加以科学化运用,及时了解岩土工程的状况,为具体的施工活动顺利开展提供依据。将声发射技术和岩土工程进行结合起来,这对提升岩土工程的实施质量有着积极作用,能为实际工程活动良好开展起到积极促进作用。
陶锴[9]（2020）在《基于声发射的含水岩土安全监测技术研究》文中指出随着中国经济的飞速发展,基础设施建设自二十世纪以来呈现井喷式上升,建设规模的增加为结构稳定性和安全性带来了挑战,岩土工程安全监测已成为关乎国民生命财产的重要议题。含水量的增加会导致岩体抗压抗剪强度降低,削弱结构的稳定性,进而造成矿井坍塌、大坝溃堤等安全事故。由于水对岩体结构的软化作用,渗水失稳已成为当前工程事故的重要因素,对岩体结构开展含水率实时监测、损伤等级评估和灾害预警工作对保障工程进展和人民安全具有重要意义。本文以声发射技术为手段,针对含水岩土工程中水分对结构损伤和声发射的影响、监测数据建模处理、含水率识别以及损伤评估等问题开展研究,全文的主要内容如下:对水分-声发射-损伤等级三者的关联影响进行探讨,采用有限元仿真和单轴压缩激发声发射,利用声发射信号时域观测、功率谱分析、高阶谱分析、参数分析和谱采样分析等方法,总结了不同含水率状态下的声发射时频域特征,从数值模拟和宏观实验角度验证水分对岩石声发射的抑制作用。为了刻画水分对岩石损伤等级的影响,对不同含水率样本受压裂纹进行计算机断层扫描,通过二值像素分析量化损伤等级。利用联通域扫描和图像细化方法获得裂纹形态学指标,采用综合损伤指标量化不同含水率样本的断层扫描图像,通过定量分析得到水分对损伤的影响作用。为完成监测信号的建模处理,首先模拟人脑记忆与遗忘机理,将监测数据存储系统划分为短时记忆存储区和长时记忆存储区,利用门限值控制完成噪声数据的“遗忘”和有效监测数据的“记忆”。为了完成监测数据的序列存储,提出信号简谱化模型,利用音乐谱线完成监测信号包络采样,将人耳不可感知的损伤信号折换为具有可听属性的损伤音乐指标。开展多类型损伤信号乐谱化处理实验,在结合长短时记忆网络的损伤类型识别实验中验证了此种方法对信号特征保留的功能。为了完成失效传感器数据恢复,将简谱化模型与卡尔曼算法结合,以失效前的极值和近邻传感器数据为基础完成遗失数据的拟合重建。基于环境因素作用下的参数波动规律和聚类分析提出参数两步选择法,实现声发射参数的择优筛选,给后继模式识别任务实现数据指标的科学选取。从算法对比中可以看出,虽然两步参数选择法的时间消耗较大,但选择出的参数在模式识别中表现更好。为完成岩石含水率在线监测,基于模糊数学原理提出含水率模糊识别方法。利用声发射参数的统计规律,通过计算参数公差得到重要性排序,并基于此排序规划判断矩阵,得到具有环境自适应功能的权重向量。以Softmax函数对每一种含水率的输出向量为依据构建隶属度矩阵,并把自适应权重向量和隶属度矩阵的模糊计算值作为含水率识别结果。设计了砂岩-沙土层叠结构,利用有限元仿真模拟了水在此结构中渗流过程的压强分布。设计了传感器部署机械结构和声发射数据采集系统,实验中含水率模糊识别结果与真实含水率分布具有较高的一致性。开展不同颜色光引导的脑电信号采集实验,通过分析Beta波成分确定对人体专注度的影响,最终确定了适宜人体专注度的报警光颜色序列。为充分利用声发射参数信息完成损伤评估,综合可靠性理论、信息熵理论、因果推理理论等对环境因素和损伤结果的逻辑关联开展不确定性推导,提出包含参数间相关性信息的时域特征波和描述损伤出现置信度的损伤信息熵向量。基于岩石损伤力学和概率统计知识提出疲劳度指标,在不同含水损伤评估实验中验证了此指标对含水损伤样本的敏感性。基于贝叶斯理论提出溯源度指标,通过信号到达时间参数完成损伤区域的概率定位。
赵振[10]（2020）在《不同预制裂隙破坏岩石力学性质及声发射特征分析》文中提出为了研究不同预制裂隙破坏岩石力学性质及声发射特征,论文采用室内试验和理论分析等方法,通过SAEU3H声发射系统和STAC 600-600型岩石三轴流变试验系统,开展了完整砂岩不同围压下三轴声发射试验、变化双裂隙间距的砂岩单轴声发射试验、不同位置单裂隙砂岩单轴试验和含不同倾角裂隙类岩石单轴试验,对其破坏演化及声发射信号特征进行了系统的研究。论文主要进行了以下研究工作:（1）根据完整砂岩不同围压下的三轴试验,得到了完整砂岩的应力加载时间曲线和应力-应变曲线,得到了完整砂岩的单轴抗压强度、内摩擦角、内聚力、以及弹性模量值。（2）通过对含有不同预制裂隙的砂岩进行单轴试验,得到了不同裂隙下岩石的强度特征。变化间距的预制双裂隙的砂岩,其强度随着预制裂隙间距的增大在一定范围内逐渐降低;含有距端部距离不同的水平单裂隙试件,强度随着单裂隙距离端部距离增大强度逐渐降低。（3）通过多次试验得到合适的水泥砂浆配合比(m水泥:m河沙:m水=1:0.75:0.375),配置出强度与砂岩相似的类岩石材料,利用类岩石材料预制了分别含有0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°倾角单裂隙的类岩石试件,并进行了单轴压缩试验,得到了不同倾角单裂隙类岩石强度变化特征,类岩石试件强度呈现出随着裂隙倾角增大先降低后增大的趋势。不同倾角裂隙对试件强度影响程度不同,在裂隙深度和宽度相同的条件下,含有0-45°不同倾角裂隙的试件强度波动程度比较小,而含有45-90°不同倾角裂隙的试件强度波动程度比较大。（4）对比分析了完整岩样和含有预制裂隙的岩样,发现预制裂隙会影响岩样的破坏模式,完整岩样破坏时呈现剪切状,破坏以一条主裂隙为主,岩样外表面产生的裂隙少,整体破碎程度小;含有不同预制裂隙的岩样破坏时大多呈现劈裂状,破坏时岩样内部和外部均出现大量裂纹,整体破碎程度较大,试样最终破坏是众多裂隙共同影响的结果。（5）通过分析试验加载破裂过程中的声发射信号,得到了加载各阶段的声发射信号参数特征。试验结果表明,砂岩在试验加载过程中会产生声发射信号,岩样在破坏时声发射振铃计数和能量计数会出现明显峰值,利用这些声发射的参数变化情况可推断岩石破坏的内部发展情况。
二、声发射技术在岩土工程中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、声发射技术在岩土工程中的应用（论文提纲范文）
（1）动载作用下损伤砂岩的力学特性与破裂特征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 岩石损伤的表征 |
| 1.2.2 损伤岩石的力学性能研究 |
| 1.2.3 爆炸荷载作用下损伤岩体的破裂特征研究 |
| 1.2.4 目前研究存在的不足 |
| 1.3 研究内容与研究方法 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究目标 |
| 1.3.3 研究方法 |
| 1.3.4 技术路线 |
| 2 动态荷载作用下损伤岩体的能量演化与破裂特征理论 |
| 2.1 受载岩体的损伤表征 |
| 2.1.1 受载岩体的损伤力学模型 |
| 2.1.2 受载岩体的速度结构演化 |
| 2.2 冲击荷载作用下损伤岩体的能量演化 |
| 2.3 爆炸荷载作用下损伤岩体的破裂特征 |
| 2.3.1 爆炸荷载作用下岩体的破裂特征 |
| 2.3.2 爆炸荷载作用下损伤岩体的破裂特征 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于声发射检测受载砂岩的损伤、破裂与速度结构演化 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 试验方案 |
| 3.3 试验过程 |
| 3.3.1 试件的制备 |
| 3.3.2 砂岩的孔隙率 |
| 3.4 单轴荷载作用下砂岩的损伤与破裂模式 |
| 3.4.1 试验装置与试验过程 |
| 3.4.2 砂岩的强度 |
| 3.4.3 单轴荷载作用下砂岩的声发射特性 |
| 3.4.4 单轴荷载作用下砂岩的破裂模式 |
| 3.4.5 单轴荷载作用下砂岩的量化损伤 |
| 3.5 单轴荷载作用下损伤砂岩的速度结构演化 |
| 3.6 循环荷载作用下受载砂岩的声发射信号特征 |
| 3.6.1 试验设备与试验过程 |
| 3.6.2 试验结果与分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 冲击荷载作用下损伤砂岩的能量演化与破碎特征 |
| 4.1 损伤砂岩的冲击动力学试验 |
| 4.1.1 试件的制备 |
| 4.1.2 试验装置与试验过程 |
| 4.2 基于CT扫描砂岩损伤的表征 |
| 4.3 冲击荷载作用下损伤砂岩的强度变化和能量演化 |
| 4.3.1 动态应力平衡验证 |
| 4.3.2 损伤砂岩的动态抗压与劈裂抗拉强度分析 |
| 4.3.3 冲击荷载作用下损伤砂岩的能量演化 |
| 4.4 冲击荷载作用下损伤砂岩的裂纹扩展 |
| 4.4.1 冲击荷载压缩作用下损伤砂岩的裂纹扩展和走势 |
| 4.4.2 冲击荷载劈裂作用下损伤砂岩的裂纹扩展和走势 |
| 4.5 冲击荷载作用下损伤砂岩的破碎特征与几何分形 |
| 4.5.1 冲击荷载作用下损伤砂岩的破碎特征 |
| 4.5.2 冲击荷载作用下破碎岩块的几何分形 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 爆炸荷载作用下损伤岩体的破裂特征与CT成像 |
| 5.1 爆炸荷载作用下损伤砂岩的破裂特征试验 |
| 5.1.1 试件的制备 |
| 5.1.2 试验设备与试验过程 |
| 5.2 损伤砂岩的表征 |
| 5.3 爆炸荷载作用下损伤砂岩的破裂特征 |
| 5.4 爆炸荷载作用下损伤砂岩的CT成像 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及在校期间主要科研成果 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间主要的科研成果 |
（2）砂岩力学性能及破坏特征荷载速率依存试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 荷载速率对岩石力学性能影响研究 |
| 1.2.2 荷载速率对岩石损伤破坏影响研究 |
| 1.2.3 荷载速率对岩石声发射影响研究 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 试验设备及试验过程 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验设备 |
| 2.3 试验岩样 |
| 2.3.1 岩样制备 |
| 2.3.2 力学参数测定 |
| 2.3.3 岩样矿物质成分测定 |
| 2.4 试验内容 |
| 2.4.1 试验方案 |
| 2.4.2 试验操作 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 单轴加载砂岩力学性能荷载速率依存性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 不同加载速率全应力应变曲线分析 |
| 3.3 力学参数荷载速率依存性分析 |
| 3.3.1 峰值应力应变荷载速率依存性分析 |
| 3.3.2 模量荷载速率依存性分析 |
| 3.3.3 峰值应力应变荷载依存性系数分析 |
| 3.4 特征应力荷载速率依存性分析 |
| 3.4.1 特征应力定义及确定方法 |
| 3.4.2 特征应力荷载速率依存性分析 |
| 3.4.3 特征阶段速率依存性分析 |
| 3.5 能量演化加载速率依存性分析 |
| 3.5.1 岩石试件能量计算 |
| 3.5.2 岩石能量荷载依存分析 |
| 3.5.3 破坏时能量分配荷载速率依存分析 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 循环加载砂岩力学性能荷载速率依存性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 应力应变曲线分析 |
| 4.2.1 应力轴向应变曲线分析 |
| 4.2.2 应力环向应变曲线分析 |
| 4.3 力学性能分析 |
| 4.3.1 残余应变荷载速率关系分析 |
| 4.3.2 不同加载速率下弹性模量分析 |
| 4.4 能量演化分析 |
| 4.4.1 岩石循环加卸载中各个部分能量定义 |
| 4.4.2 循环加载过程中能量分配分析 |
| 4.4.3 输入能随加载速率演化分析 |
| 4.4.4 弹性应变能、塑性应变能随加载速率演化分析 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 破坏特征荷载速率依存性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验方案 |
| 5.3 破坏特征分析 |
| 5.4 不同加载速率下砂岩块度分形特征分析 |
| 5.4.1 砂岩破碎块度分布分析 |
| 5.4.2 块度分形维数的计算 |
| 5.4.3 块度分形维数加载速率依存性分析 |
| 5.4.4 块度特征值与块度分形维数的关系 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 声发射特征荷载速率依存性 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 声发射技术简介 |
| 6.2.1 声发射技术原理 |
| 6.2.2 声发射定位原理 |
| 6.3 声发射参数特征分析 |
| 6.3.1 单轴加载不同加载速率下振铃计数率、幅值分析 |
| 6.3.2 循环加载不同加载速率下振铃计数率、幅值分析 |
| 6.4 声发射b值演化分析 |
| 6.4.1 b值概念及计算方法 |
| 6.4.2 单轴加载声发射b值演化分析 |
| 6.4.3 循环加载声发射b值演化分析 |
| 6.5 声发射事件空间分形演化分析 |
| 6.5.1 分形计算方法 |
| 6.5.2 声发射事件空间分形演化分析 |
| 6.6 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历 在读期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（3）层状岩石破坏过程的声发射特性及源定位研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 层状岩石研究现状 |
| 1.2.2 声发射检测技术的研究现状 |
| 1.2.3 源定位研究现状 |
| 1.3 研究内容和技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究技术路线 |
| 第二章 声发射技术理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 声发射产生机理与声发射波 |
| 2.2.1 AE波的产生 |
| 2.2.2 AE波的波动方程 |
| 2.3 声发射特征参数 |
| 2.4 声发射波传播路径 |
| 2.5 声发射源定位常用算法 |
| 2.5.1 最小二乘法 |
| 2.5.2 单纯形法 |
| 2.5.3 Geiger定位法 |
| 2.5.4 群智能算法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 单轴压缩条件下层状岩石的破坏及声发射特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验设备及试验过程 |
| 3.2.1 波速测试仪 |
| 3.2.2 声发射监测设备 |
| 3.2.3 加载设备 |
| 3.3 试验过程 |
| 3.4 试验结果与分析 |
| 3.4.1 水平层理岩石的破坏特征与声发射特征 |
| 3.4.2 45°层理岩石的破坏特征与声发射特征 |
| 3.4.3 竖直层理岩石的破坏特征与声发射特征 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 层状岩石声发射源定位研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 声发射源定位原理 |
| 4.3 粒子群算法对层状岩石定位研究 |
| 4.3.0 粒子群算法介绍 |
| 4.3.1 双层层状岩样源定位方程推导 |
| 4.3.2 双层层状岩样源定位精度研究 |
| 4.3.3 三层层状岩样源定位方程推导 |
| 4.3.4 三层层状岩样源定位精度研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及硕士学习阶段科研成果 |
| 致谢 |
（4）冲击损伤后红砂岩力学特性与声发射特征试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 岩石动态损伤与力学特性研究 |
| 1.2.2 循环加卸载对岩石力学性质的影响 |
| 1.2.3 声发射技术在岩石中的应用 |
| 1.3 研究内容与方法 |
| 1.4 技术路线 |
| 第二章 循环冲击载荷作用下红砂岩物理力学特性与损伤演化 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 分离式霍普金森压杆装置 |
| 2.2.1 SHPB试验装置 |
| 2.2.2 SHPB试验装置原理 |
| 2.3 循环冲击载荷作用下的红砂岩力学试验 |
| 2.3.1 试件制备 |
| 2.3.2 试验方案设计 |
| 2.3.3 力学特性分析 |
| 2.4 岩石孔隙特征 |
| 2.4.1 核磁共振基本原理 |
| 2.4.2 核磁共振试验设备介绍 |
| 2.4.3 孔隙度演化趋势 |
| 2.4.4 核磁共振T2谱分布特征 |
| 2.5 循环冲击载荷作用下红砂岩能耗特征及损伤演化 |
| 2.5.1 超声波测试原理及设备 |
| 2.5.2 基于P波构建红砂岩损伤模型 |
| 2.5.3 孔隙度与P波波速的关系研究 |
| 2.5.4 红砂岩吸能特性及损伤演化 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 不同加载路径下红砂岩力学特性及破坏模式 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验设备 |
| 3.3 试验方案及过程 |
| 3.4 单轴压缩条件下红砂岩力学特性 |
| 3.4.1 变形及强度特征 |
| 3.4.2 弹性模量 |
| 3.4.3 破坏特征 |
| 3.5 单轴分级循环加卸载条件下红砂岩力学特性 |
| 3.5.1 变形及强度特征 |
| 3.5.2 加卸载弹性模量 |
| 3.5.3 破坏特征 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 声发射特征参数及裂纹演化规律 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 声发射特征参数 |
| 4.2.1 声发射事件数 |
| 4.2.2 声发射振铃计数 |
| 4.2.3 声发射能率 |
| 4.3 基于RA分析的裂纹演化 |
| 4.4 基于AF分析的裂纹演化 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 加卸载响应比与声发射不可逆特征 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 加卸载响应比特征 |
| 5.2.1 加卸载响应比理论 |
| 5.2.2 基于弹性模量加卸载响应比特征 |
| 5.2.3 基于声发射特征参数加卸载响应比特征 |
| 5.3 循环加卸载过程中声发射不可逆特征 |
| 5.3.1 Kaiser效应点的识别 |
| 5.3.2 特征参数选取与分析 |
| 5.3.3 声发射不可逆特征 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 硕士期间参与科研项目及学术成果 |
（5）基于深度学习的岩石微破裂演化声发射行为特征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 深度学习在岩石力学与工程中的应用 |
| 1.2.2 岩石微破裂过程中声发射行为 |
| 1.2.3 岩石微破裂演化机制 |
| 1.3 存在的主要问题 |
| 1.4 研究方案 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 岩石微破裂过程中声发射定位算法 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 基于EEMD-SBCSS的声发射信号滤波算法 |
| 2.2.1 小波阈值滤波基本原理 |
| 2.2.2 EEMD-SCBSS滤波基本原理 |
| 2.2.3 滤波算法性能评价标准 |
| 2.2.4 数值仿真分析 |
| 2.2.5 实测数据分析 |
| 2.3 声发射信号初至到时及初至振幅自动拾取 |
| 2.3.1 STA/LTA算法 |
| 2.3.2 AR-AIC算法 |
| 2.4 基于到时时差PSO的未知波速声发射定位算法 |
| 2.4.1 基于到时时差的已知波速声发射定位算法 |
| 2.4.2 基于PSO的未知波速声发射定位算法 |
| 2.4.3 基于到时时差PSO的未知波速声发射定位算法基本原理 |
| 2.4.4 PSO算法参数选取及验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 岩石微破裂声发射震源识别 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 试验材料与方法 |
| 3.2.1 岩石试件制作 |
| 3.2.2 孔隙率及相关物理参数测量 |
| 3.2.3 试验方案 |
| 3.3 基于矩张量理论的声发射震源识别 |
| 3.3.1 矩张量理论分析岩石微破裂过程声发射震源的基本原理 |
| 3.3.2 绝对矩张量反演基本原理 |
| 3.3.3 基于矩张量反演理论判别岩石破裂类型的分类方法 |
| 3.3.4 试验结果分析 |
| 3.4 基于Res Net模型的声发射震源识别 |
| 3.4.1 二维ResNet模型的基本原理 |
| 3.4.2 ResNet模型基本框架 |
| 3.4.3 数据来源 |
| 3.4.4 数据预处理 |
| 3.4.5 ResNet模型的软硬件设备及相关参数设置 |
| 3.4.6 试验结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 ModeⅠ与Ⅱ断裂过程中微破裂演化机制及声发射行为 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 岩石断裂力学基础理论 |
| 4.3 试件材料及试验方案 |
| 4.3.1 人字形切槽巴西圆盘试件制备 |
| 4.3.2 不同含水率条件下CCNBD试件的基本物理参数 |
| 4.3.3 试验设备及方案 |
| 4.4 不同含水率条件下Mode Ⅰ与 Ⅱ断裂过程中微破裂演化特征 |
| 4.4.1 Mode Ⅰ与 Ⅱ断裂过程中力学特性 |
| 4.4.2 Mode Ⅰ和 Ⅱ断裂过程中非断裂区域的损伤演化特征 |
| 4.4.3 Mode Ⅰ断裂过程中微破裂演化机制的数值模拟分析 |
| 4.4.4 Mode Ⅰ与 Ⅱ断裂过程中断裂韧度演化特征 |
| 4.4.5 基于广义最大周向应力准则的CCNBD试件断裂韧性分析 |
| 4.5 不同含水率条件下Mode Ⅰ和 Ⅱ断裂过程中声发射行为演化特征 |
| 4.5.1 声发射信号频域信息的演化特征 |
| 4.5.2 声发射信号的RA-AF值分布特征 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 岩石微破裂时间效应的声发射行为 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 红砂岩微破裂时间效应的声发射试验 |
| 5.2.1 .试件制备与设备 |
| 5.2.2 试验方案 |
| 5.3 红砂岩微破裂时间效应的含阻尼因子蠕变声发射模型 |
| 5.4 含阻尼因子岩石蠕变声发射模型的参数反演 |
| 5.4.1 模拟退火混合粒子群算法 |
| 5.4.2 反演计算及效果分析 |
| 5.5 基于声发射行为定量识别红砂岩加速蠕变阶段 |
| 5.5.1 基于奇异值分解原理定量识别红砂岩试件的加速蠕变阶段 |
| 5.5.2 基于声发射信号波形定量识别红砂岩试件的加速蠕变阶段 |
| 5.6 微破裂演化机制与声发射行为之间关系的探讨 |
| 5.6.1 阻尼因子的物理意义探讨 |
| 5.6.2 含阻尼因子蠕变声发射模型与微破裂演化机制之间关系探讨 |
| 5.6.3 声发射时域波形特征与微破裂演化机制之间关系探讨 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 不同含水率条件下岩石的微观-宏观裂纹演化特征 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 水岩劣化作用的基本原理 |
| 6.3 不同含水率条件下岩石微破裂声发射试验 |
| 6.3.1 试验设备 |
| 6.3.2 不同含水条件下红砂岩试件的制备 |
| 6.3.3 试验方案 |
| 6.4 不同含水率条件下红砂岩微破裂过程中力学性质的演化特征 |
| 6.5 不同含水率条件下红砂岩微破裂过程中声发射行为演化特征 |
| 6.5.1 声发射能量演化特征 |
| 6.5.2 声发射时频参数特征分析 |
| 6.6 含水率对红砂岩破坏模式演化特征的影响 |
| 6.6.1 高斯混合模型基本原理 |
| 6.6.2 基于声发射行为与数值模拟的红砂岩破坏模式研究 |
| 6.7 含水率对红砂岩微破裂过程中微观-宏观裂纹演化特征的影响 |
| 6.7.1 含水率对红砂岩微破裂演化机制的影响 |
| 6.7.2 含水率对宏观裂纹演化特征的影响 |
| 6.7.3 含水率对宏观裂纹分形维数的影响 |
| 6.8 基于ResNet50模型的红砂岩微破裂演化机制研究 |
| 6.8.1 干燥状态下红砂岩微破裂演化机制 |
| 6.8.2 饱和状态下红砂岩微破裂演化机制 |
| 6.9 水对岩石微破裂演化机制影响的探讨 |
| 6.9.1 水对红砂岩力学性质影响的探讨 |
| 6.9.2 水对微观-宏观裂纹演化机制影响的探讨 |
| 6.10 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要研究结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（6）黄砂岩声发射源定位精度影响因素及破坏特征研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 岩石声发射空间定位影响因素的研究现状 |
| 1.2.2 声发射技术表征岩石破坏过程研究现状 |
| 1.2.3 岩石破裂过程数值模拟研究现状 |
| 1.3 本文研究内容及技术路线 |
| 第2章 岩石声发射空间定位精度检测的实验原理 |
| 2.1 声发射技术的概念及基本原理 |
| 2.2 声发射源空间定位原理 |
| 2.3 声发射波的传播原理 |
| 2.4 声发射源空间定位精度研究的实验方法 |
| 2.4.1 声发射源信号模拟方法 |
| 2.4.2 声发射源空间定位精度的评价方法 |
| 第3章 黄砂岩声发射空间定位影响因素的研究 |
| 3.1 声发射参数的设置 |
| 3.1.1 声发射时间参数的设置 |
| 3.1.2 声发射波速参数的设置 |
| 3.2 声发射定位精度研究方案 |
| 3.2.1 实验方案设计 |
| 3.2.2 实验过程 |
| 3.3 实验结果分析 |
| 3.3.1 实验结果统计分析 |
| 3.3.2 实验结果讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 黄砂岩单轴压缩声发射源空间定位实验研究 |
| 4.1 实验前准备及实验方案 |
| 4.1.1 试件选取及制备 |
| 4.1.2 实验设备 |
| 4.1.3 实验方案 |
| 4.2 黄砂岩声发射空间定位效果评价 |
| 4.3 预制裂纹黄砂岩声发射特征分析 |
| 4.3.1 应力应变曲线分析 |
| 4.3.2 单轴压缩加载过程声发射时序参数特征 |
| 4.3.3 声发射源事件分布特征 |
| 4.3.4 预制裂纹黄砂岩破坏过程声发射b值变化特征 |
| 4.4 完整黄砂岩声发射特征分析 |
| 4.4.1 应力应变曲线分析 |
| 4.4.2 单轴压缩加载过程声发射时序参数特征 |
| 4.4.3 声发射源事件分布特征 |
| 4.4.4 完整黄砂岩破坏过程声发射b值变化特征 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 岩石破坏过程数值模拟实验研究 |
| 5.1 RFPA~(3D)数值模拟原理 |
| 5.1.1 非均匀性 |
| 5.1.2 本构模型 |
| 5.2 岩石材料参数设定与模型建立 |
| 5.3 岩石数值模拟计算结果分析 |
| 5.3.1 岩石破坏过程分析 |
| 5.3.2 声发射特征分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（7）隧道块状节理岩体破坏前兆规律及块体垮塌监测预警方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 岩体结构探查与块体识别方面 |
| 1.2.2 节理岩体结构破坏过程分析方面 |
| 1.2.3 隧道围岩破坏监测预警方法方面 |
| 1.2.4 存在的问题与研究趋势 |
| 1.3 本文主要研究内容与创新点 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.3.3 创新点 |
| 第二章 “拉-压-剪”新型多功能岩石力学试验系统研发 |
| 2.1 节理岩体破裂的应力状态分析 |
| 2.2 岩桥破裂-岩块失稳灾变演化过程 |
| 2.3 “拉-压-剪”新型岩石力学试验系统 |
| 2.3.1 系统研制背景与设计思路 |
| 2.3.2 主体框架与新型试验装置 |
| 2.3.3 高精度液压伺服控制模块 |
| 2.3.4 数据实时采集与分析模块 |
| 2.3.5 试验机主要技术参数指标 |
| 2.4 试验系统可靠性验证分析 |
| 2.4.1 类岩石材料试样制备 |
| 2.4.2 试验过程与结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 不同应力状态非贯通节理岩体破坏行为分析 |
| 3.1 试验总体思路与监测方案设计 |
| 3.1.1 试验思路与节理岩样制备 |
| 3.1.2 声-光-热-力多参量监测方案 |
| 3.2 拉伸破坏行为与多参量信息演化特征 |
| 3.2.1 岩桥张拉破裂多参量监测分析 |
| 3.2.2 节理贯通度对抗拉强度影响规律 |
| 3.3 压剪破坏行为与多参量信息演化特征 |
| 3.3.1 岩桥压剪破裂多参量监测分析 |
| 3.3.2 节理贯通度对压剪强度影响规律 |
| 3.4 拉剪破坏行为与多参量信息演化特征 |
| 3.4.1 岩桥拉剪破裂多参量监测分析 |
| 3.4.2 节理贯通度对拉剪强度影响规律 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 不同应力状态岩桥破断过程声发射演化特征分析 |
| 4.1 基于RFPA模拟的岩石破裂类型概述 |
| 4.2 不同破坏模式AE参数特征对比分析 |
| 4.2.1 计数与能量演化特征 |
| 4.2.2 幅值与b值演化特征 |
| 4.3 不同破坏模式AE波形特征对比分析 |
| 4.3.1 频谱分析与主频分布特征 |
| 4.3.2 主频信息熵值演化特征 |
| 4.4 基于RA-AF值的拉、剪裂纹识别方法 |
| 4.4.1 RA-AF值裂纹判别法 |
| 4.4.2 不同破坏模式裂纹演化分析 |
| 4.5 基于AE多参数的岩体安全状态综合判识 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于GMM-SVM裂纹自动识别的岩桥破断预警判据 |
| 5.1 机器学习方法概述 |
| 5.2 GMM-SVM模型介绍 |
| 5.2.1 高斯混合模型(GMM) |
| 5.2.2 支持向量机(SVM) |
| 5.2.3 GMM-SVM裂纹识别流程 |
| 5.3 基于RA-AF值的拉、剪裂纹自动识别 |
| 5.3.1 拉、剪裂纹自动识别方法 |
| 5.3.2 岩桥临近破断自动预警判据 |
| 5.4 基于RA-AF值的拉、剪、复合裂纹自动识别 |
| 5.4.1 裂纹直接三分类法 |
| 5.4.2 基于似然比的改进三分类法 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于固有振动频率监测的岩块失稳突变预警判据 |
| 6.1 隧道围岩块体振动模型 |
| 6.1.1 动力特征参数 |
| 6.1.2 块体失稳模式 |
| 6.1.3 块体振动模型 |
| 6.2 块体失稳物理模拟试验研究 |
| 6.2.1 试验总体思路与装置介绍 |
| 6.2.2 试验方案与试验过程介绍 |
| 6.2.3 块体失稳固有振动频率演化 |
| 6.2.4 块体滑动摩擦声发射参数演化 |
| 6.3 基于固有频率的块体突变失稳预警方法 |
| 6.3.1 突变基本理论 |
| 6.3.2 尖点突变模型 |
| 6.3.3 静荷载下块体失稳突变预警判据 |
| 6.3.4 动荷载下块体失稳突变预警判据 |
| 6.4 块体垮塌灾变“声-振”监测模式与预警流程 |
| 6.4.1 监测模式与预警流程设计 |
| 6.4.2 监测指标隧道应用可行性 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间参与的科研项目 |
| 攻读博士期间撰写的科技论文 |
| 攻读博士期间授权的发明专利 |
| 攻读博士期间获得的荣誉奖励 |
| 学位论文评阋及答辩情况表 |
（8）声发射技术在岩土工程中的应用（论文提纲范文）
| 1岩土工程声发射技术应用问题 |
| 2岩土工程中声发射技术应用和技术应用结果 |
| 2.1技术应用 |
| （一）岩土工程桩基监测 |
| （二）应用于岩土边坡工程 |
| （三）应用于岩土工程地应力监测 |
| （四）监测和数据处理技术应用 |
| （五）应用于岩体冒落预测 |
| （六）应用于岩土工程地下水流 |
| 2.2技术应用结果 |
| 3结语 |
（9）基于声发射的含水岩土安全监测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 含水岩土安全监测系统研究现状 |
| 1.2.1 含水率-声发射关联国内外研究进展 |
| 1.2.2 损伤数据建模处理国内外研究进展 |
| 1.2.3 岩石含水率识别国内外研究进展 |
| 1.2.4 损伤评估国内外研究进展 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2 岩石含水损伤-声发射信号关联探究 |
| 2.1 单轴受压数值仿真研究 |
| 2.1.1 控制方程与边界条件 |
| 2.1.2 仿真结果 |
| 2.2 单轴压缩实验与信号分析 |
| 2.2.1 实验样本与采集设备描述 |
| 2.2.2 信号参数分析法 |
| 2.2.3 不同载荷对声发射信号的影响 |
| 2.2.4 不同含水率对声发射信号的影响 |
| 2.2.5 基于智能采样指标的含水率等级观测与检定 |
| 2.3 基于计算机断层扫描影像分析的损伤量化 |
| 2.3.1 扫描设备与图像处理算法 |
| 2.3.2 损伤等级量化 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 损伤监测系统建模 |
| 3.1 拟人记忆监测数据约简 |
| 3.2 基于简谱化的监测信号处理模型 |
| 3.2.1 监测系统描述 |
| 3.2.2 简谱化模型 |
| 3.2.3 基于LSTM网络的损伤模式识别 |
| 3.2.4 失效数据恢复 |
| 3.2.5 模型实验 |
| 3.3 声发射参数筛选 |
| 3.3.1 第一步筛选 |
| 3.3.2 第二步筛选 |
| 3.3.3 模型实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 含水率模糊识别 |
| 4.1 模糊评估基本原理 |
| 4.2 基于模糊数学的含水率识别 |
| 4.2.1 自适应权重向量 |
| 4.2.2 隶属度矩阵 |
| 4.2.3 含水率模糊识别 |
| 4.3 渗流数值模拟 |
| 4.3.1 边界条件 |
| 4.3.2 仿真结果 |
| 4.4 含水率识别实验 |
| 4.4.1 实验系统描述 |
| 4.4.2 声发射信号预处理 |
| 4.4.3 实验数据分析 |
| 4.5 脑电信号强度视觉预警 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 含水损伤评估 |
| 5.1 基于信息熵-可靠性分析的损伤评估 |
| 5.1.1 声发射信号时域特征波 |
| 5.1.2 损伤因果推理逻辑与可靠性理论 |
| 5.1.3 推理度矩阵 |
| 5.1.4 结构损伤信息熵向量 |
| 5.2 损伤因果推理 |
| 5.2.1 疲劳评估 |
| 5.2.2 原因溯源 |
| 5.3 系统实验 |
| 5.3.1 砂岩含水损伤评估 |
| 5.3.2 损伤源定位 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读博士学位期间取得的成果目录 |
| B.作者在攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| C.作者在攻读博士学位期间取得的奖项 |
| D.学位论文数据集 |
| 致谢 |
（10）不同预制裂隙破坏岩石力学性质及声发射特征分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 前言 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 岩石破坏试验研究 |
| 1.2.2 声发射技术的产生与发展 |
| 1.2.3 岩石损伤破坏声发射特征研究 |
| 1.3 研究内容与方法 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 主要创新点 |
| 1.3.3 研究方法与技术路线 |
| 2 材料与方法 |
| 2.1 实验材料及制备 |
| 2.2 试验系统 |
| 2.2.1 试验加载系统 |
| 2.2.2 声发射系统与方法选择 |
| 2.3 试验方案 |
| 2.3.1 完整砂岩不同围压下三轴试验 |
| 2.3.2 变化双裂隙间距的单轴试验 |
| 2.3.3 不同位置单裂隙常规单轴试验 |
| 2.3.4 不同倾角裂隙类岩石单轴试验 |
| 2.4 数据处理计算原理 |
| 3 结果与分析 |
| 3.1 不同围压下完整砂岩三轴试验强度与变形特征分析 |
| 3.1.1 不同围压下完整砂岩强度特征分析 |
| 3.1.2 不同围压下完整砂岩应变特征分析 |
| 3.1.3 不同围压下完整砂岩表面裂纹特征分析 |
| 3.1.4 不同围压下完整砂岩三轴试验强度与变形特征 |
| 3.2 变化双裂隙间距的砂岩单轴试验强度与变形特征分析 |
| 3.2.1 变化双裂隙间距的砂岩强度特征分析 |
| 3.2.2 变化双裂隙间距的砂岩应变特征分析 |
| 3.2.3 变化双裂隙间距的砂岩表面裂纹特征分析 |
| 3.2.4 对比完整砂岩变化双裂隙间距砂岩强度与变形特征 |
| 3.3 不同位置单裂隙砂岩单轴试验强度与变形特征分析 |
| 3.3.1 不同位置单裂隙砂岩强度特征分析 |
| 3.3.2 不同位置单裂隙砂岩应变特征分析 |
| 3.3.3 不同位置单裂隙砂岩表面裂纹特征分析 |
| 3.3.4 对比完整砂岩不同位置单裂隙砂岩强度与变形特征 |
| 3.4 不同倾角裂隙类岩石单轴试验强度与变形特征分析 |
| 3.4.1 不同倾角单裂隙类岩石强度特征分析 |
| 3.4.2 不同倾角单裂隙类岩石应变特征分析 |
| 3.4.3 不同倾角单裂隙类岩石表面裂纹特征分析 |
| 3.4.4 对比砂岩不同倾角单裂隙类岩石强度与变形特征 |
| 3.5 基于声发射岩石破坏特征分析 |
| 3.5.1 声发射振铃计数特征分析 |
| 3.5.2 声发射能量特征分析 |
| 4 讨论 |
| 4.1 关于试验材料选择的讨论 |
| 4.2 关于不同裂隙破坏岩石力学性质讨论 |
| 4.3 关于不同裂隙破坏岩石的声发射特征讨论 |
| 5 结论 |
| 5.1 主要研究结论 |
| 5.2 研究展望 |
| 6 参考文献 |
| 7 致谢 |
| 8 攻读学位期间发表论文情况 |
四、声发射技术在岩土工程中的应用（论文参考文献）
- [1]动载作用下损伤砂岩的力学特性与破裂特征[D]. 郑强强. 安徽理工大学, 2021(02)
- [2]砂岩力学性能及破坏特征荷载速率依存试验研究[D]. 洪鹏. 华东交通大学, 2021(01)
- [3]层状岩石破坏过程的声发射特性及源定位研究[D]. 傅昱. 华东交通大学, 2021(02)
- [4]冲击损伤后红砂岩力学特性与声发射特征试验研究[D]. 冉珊瑚. 江西理工大学, 2021(01)
- [5]基于深度学习的岩石微破裂演化声发射行为特征[D]. 杨道学. 江西理工大学, 2021(01)
- [6]黄砂岩声发射源定位精度影响因素及破坏特征研究[D]. 樊卓乾. 太原理工大学, 2021(01)
- [7]隧道块状节理岩体破坏前兆规律及块体垮塌监测预警方法[D]. 胡杰. 山东大学, 2021(10)
- [8]声发射技术在岩土工程中的应用[J]. 孙红英. 长江技术经济, 2021(S1)
- [9]基于声发射的含水岩土安全监测技术研究[D]. 陶锴. 重庆大学, 2020(02)
- [10]不同预制裂隙破坏岩石力学性质及声发射特征分析[D]. 赵振. 山东农业大学, 2020(09)