基于波導桿監(jiān)測邊坡破壞的聲發(fā)射特性模擬試驗研究.pdf

1、邊坡失穩(wěn)滑塌已成為山區(qū)道路交通、礦山、水電等領域的一大安全隱患。邊坡失穩(wěn)滑塌的產(chǎn)生并非發(fā)生在瞬間時間段內(nèi)，而是經(jīng)過一定時期不穩(wěn)定性因素的積累，在這期間就開始有微裂隙的產(chǎn)生，而微觀破壞是伴隨著相關的變形增量并且有微弱的彈性波的發(fā)射，這就使得聲發(fā)射捕捉邊坡破壞早期的信號成為了可能。本文研究聲發(fā)射結(jié)合波導桿監(jiān)測邊坡滑移面破壞，選取水泥砂漿澆筑波導桿試件來模擬邊坡監(jiān)測孔中的波導桿和耦合材料，采用試驗研究、理論分析及數(shù)值分析相結(jié)合的方法，得到以下

2、結(jié)論：
　　(1)三點彎曲試驗中試件的破壞裂紋類型主要是：裂紋從底部向上不規(guī)則擴展；剪切試驗中試件的破壞裂紋主要沿著兩個剪切面發(fā)展，少數(shù)試件的裂紋呈“八字”型。
　　(2)剪切破壞前，當出現(xiàn)聲發(fā)射事件率突增后又驟降時，表明此時耦合材料處于彈性階段，還未有裂紋出現(xiàn)，可作為預測破壞可能發(fā)生的判據(jù)；三點彎曲破壞前，往往聲發(fā)射事件率急劇增大之后并未驟降，此時試件還未有裂隙產(chǎn)生，接著聲發(fā)射事件率高高低低一直變化，可將事件率突增后未驟降

3、的現(xiàn)象作為預測邊坡彎曲破壞的基礎依據(jù)。剪切和三點彎曲破壞過程中的能率、振鈴計數(shù)率變化規(guī)律與之相對應的事件率的變化規(guī)律相似。
　　(3)水泥砂漿澆筑波導桿試件剪切實驗聲發(fā)射的幅值、振鈴計數(shù)、能量序列在時域上具有分形特征；三點彎曲實驗的聲發(fā)射能量序列在時域上不具有明顯的分形特征，而聲發(fā)射幅值和振鈴計數(shù)具有分形特征。通過對剪切試驗和三點彎曲試驗的聲發(fā)射幅值、振鈴計數(shù)、能量的關聯(lián)維數(shù)時序特征分析，得出試件拉剪破壞過程中的關聯(lián)維數(shù)規(guī)律都有各

4、自不同地方，總體來講可以把關聯(lián)維數(shù)的增大作為試件開始產(chǎn)生裂紋的基礎依據(jù)。
　　(4)聲發(fā)射∑N/∑E值在試件剪切破壞的穩(wěn)定加載階段有下降現(xiàn)象，進入彈性階段后緩慢增加；在三點彎曲破壞實驗中，聲發(fā)射∑N/∑E值在彈性階段突降，之后平緩變化。但是聲發(fā)射∑N/∑E值的下降都可以作為試件發(fā)生剪切或彎曲破壞的依據(jù)。
　　(5)介紹了PFC2D中微裂紋的定義，通過對數(shù)值模擬結(jié)果的觀察，描述了水泥砂漿澆筑波導桿試件的破壞形態(tài)。加載初期，顆粒