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基于区域相关性的岩石损伤声发射探测与成像方法研究

发布时间:2018-10-30 14:02
【摘要】:为实现岩石破裂过程的超声波探伤成像 声发射一体化监测,深入研究岩石损伤演化与声发射间的关系。在超声波透射型探测和射线追踪成像理论基础上,从岩石内部区域相关的角度考虑岩石的不均匀性、各向异性,构建了基于声发射AST模式的岩石损伤探测成像方法。着重阐述了损伤探测成像方法的原理、离散速度场的构建、分量速度场矩阵的求解、多分量速度场间复合运算规则、待估物元的搜索方法及最终的损伤探测成像方法。通过选择较为完整无明显缺陷的岩石试件、含有严重损伤缺陷的岩石试件以及存在特殊结构的岩石试件,进行成像方法验证。研究结果表明:基于声发射AST模式的岩石损伤探测法具有良好的探测与成像效果,不仅能定位岩石内部损伤缺陷,还能识别与损伤缺陷相关的弱化区域。该方法可以实现超声波探伤成像与声发射信号的同步监测,为后期开展岩石损伤区域圈定、损伤动态发展的跟踪、岩石破裂动态损伤多指标量化评价、岩石破裂损伤演化与声发射间的关系研究提供了基础。
[Abstract]:In order to realize the integrated monitoring of ultrasonic flaw detection and acoustic emission in rock fracture process, the relationship between rock damage evolution and acoustic emission is deeply studied. Based on the theory of ultrasonic transmission detection and ray tracing imaging, considering the heterogeneity and anisotropy of rock from the point of view of the correlation of rock interior region, a damage detection imaging method based on acoustic emission (AST) model is proposed. The principle of the damage detection imaging method, the construction of the discrete velocity field, the solution of the component velocity field matrix, the composite operation rules between the multi-component velocity fields, the searching method of the object element to be estimated and the final damage detection imaging method are described in detail. The imaging method was carried out by selecting the intact rock specimen without obvious defect, the rock specimen with serious damage defect and the rock specimen with special structure. The results show that the rock damage detection method based on acoustic emission (AST) mode has good detection and imaging effects, not only can locate the damage defects within the rock, but also can identify the weakening regions related to the damage defects. This method can realize the synchronous monitoring of ultrasonic flaw detection and acoustic emission signal, delineate the rock damage area, track the dynamic development of the damage, and evaluate the dynamic damage of rock rupture quantitatively. The study of the relationship between rock fracture damage evolution and acoustic emission provides a basis.
【作者单位】: 华北理工大学矿业工程学院;华北理工大学河北省矿业开发与安全技术重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51574102,51604117) 河北省自然科学基金资助项目(E2017209241)~~
【分类号】:TU45

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本文编号:2300204

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