基于室内模拟试验的公路隧道岩爆预测技术

声发射振铃计数及声发射b值可反映脆性岩石内部微裂纹演化及破坏过程,因此在高速公路隧道围岩体稳定性和岩爆的监测预警领域中得到广泛运用。通过钻取大冶某高速公路隧道工程内大理岩岩芯,进行单轴压缩声发射岩爆模拟试验,并对岩爆模拟试验全过程的声发射振铃计数及声发射b值演变特征进行研究,发现两者在试验的不同阶段特征明显,其中:声发射振铃计数平静期内表现出的"低值稀疏"现象以及声发射b值的"b值低谷"现象可作为岩爆灾害可能发生的特征参数;声发射振铃计数的"突增密集"现象及声发射b值的断崖式跌落现象可作为岩爆灾害即将发生的特征参数,可服务于高速公路隧道围岩体稳定性评价,以及岩爆等动力灾害预警预报。     

桥梁钢绞线断丝声发射监测应用研究

钢绞线断丝产生的声发射信号可以在保持幅值不显著衰减情况下传递长达29. 5m,因此布设很少的声发射传感器就能全面监测整根钢绞线的损伤。从而实现对未知缺陷定位探测,对结构健康状况可以进行分等级定量评估。本文采用声发射技术对钢绞线的超张拉损伤和断裂进行监测,寻求一种安全可靠快速的方法来监测钢绞线的超张拉损伤问题。     

砂岩损伤演化声发射特征分析

通过砂岩的损伤声发射试验,分析了砂岩损伤各个过程的声发射特性,发现在岩石损伤的各个过程中,其声发射表现出不同特性,特别是岩石在破坏之前,声发射会有一个稳定期,这对利用声发射监测岩石的破坏具有现实意义。     

基于声发射监测技术的非水反应高聚物受压损伤模型研究

为探究非水反应高聚物在上覆荷载作用下的抗压性能，对非水反应高聚物进行单轴抗压强度试验，探讨不同密度高聚物的破坏特征和强度，获得材料在压缩过程中的应力-应变曲线，通过声发射进一步了解高聚物破坏时的内部特征，得到表征高聚物损伤演化过程的声发射累计振铃次数曲线和损伤定位图。结果表明： 1）非水反应高聚物压缩过程的声发射响应分为上升期、平静期和剧烈波动期3个阶段； 2）高聚物密度越大，3个阶段的特征越明显，累计振铃次数越小； 3）声发射监测破坏位置与数量和试件实际受压破坏吻合较好，因此，声发射技术可以较为精准地监测非水反应高聚物的受压破坏。最后，基于Weibull分布提出非水反应高聚物损伤模型，通过与试验结果对比表明，建立的损伤模型可以较好地反映非水反应高聚物抗压损伤演化过程。     

岩石损伤破坏过程声发射试验及其能量特征分析

声发射是岩石变形破裂过程中的重要物理现象,也是反映岩石力学特性的一个本构参量.通过三轴应力条件下大尺度岩石损伤破坏声发射试验,得到了3类岩石破坏全过程力学特征和声发射特征.试验中利用高速多通道声发射数字记录系统,获得了岩石试件破坏前微破裂活动的详细时空分布数据.基于试验结果,研究了3类岩石(花岗岩、砂岩、大理岩)压缩变...     

基于声学特性的沥青混合料融雪剂腐蚀受荷损伤

为研究沥青混合料经3种环保融雪剂(ZM-1、ZM-2、ZM-3)腐蚀后的损伤特性,采用纯水与氯盐融雪剂作为对照组,利用声学检测技术,检测混合料试件经干湿循环浸泡后的超声波波速和加载声发射特性,分析各融雪剂对试件的损伤程度;基于声发射特征参数,建立沥青混合料腐蚀后的受荷损伤模型。结果表明:沥青混合料经干湿循环浸泡后均出现超声波声速减小及波形图畸变增加的情况,不同融雪剂对沥青混合料超声波声速的影响顺序为:氯盐ZM-3水ZM-2ZM-1,氯盐组波形图畸变程度最大;腐蚀后混合料声发射数量集中区域范围缩小,对应荷载水平降低,各融雪剂对沥青混合料声发射水平的影响顺序为:氯盐ZM-3ZM-2ZM-1水;建立的模型可较好地表征融雪剂作用下混合料腐蚀受荷损伤演化的规律。     

砼受压试验全过程声发射特性研究

开展砼试块单轴加载试验,对加载破坏全过程进行声发射检测,通过对数字信号采集示波器记录的声发射信号的分段离散傅里叶变换,定性分析了0~50kHz声发射信号随试件加载值的变化规律,定量分析了声发射全过程0~12kHz各频段能量占比变化规律,提出了以声发射信号各频段信号能量占比为判断标准的砼损伤识别方法,并使用b值法和振铃计数法对该损伤识别方法进行了验证。     

声发射Kaiser效应在混凝土疲劳损伤中的研究

为了研究混凝土疲劳损伤,进行混凝土轴向拉伸试验,验证声发射Kasier效应的有效性,分析了Kaiser效应的影响因素,对Kasier效应与混凝土损伤的关系进行讨论。     

薄层灰岩弯曲变形力学特性试验研究

在岩土工程相关工程建设过程中,常遇到层状岩体稳定问题。鉴于层状岩体在实际工程中经常发生弯折破坏,尤其是薄层岩体,其抗弯性能受岩层厚度的影响最为明显。文中以层理近于水平状的薄层灰岩为研究对象,获取其受弯条件下的力学特性,总结弯曲变形裂纹扩展规律,分析弯曲破坏过程声发射信号变化特点。结果表明,薄层灰岩弯曲受力时试件内部弯曲应力呈线性分布,裂纹起裂点大多始于试件底部中心受拉区域,其扩展路径取决于岩块强度和层面抗剪强度相对大小关系,声发射振铃计数与岩样加载过程的对应关系反映了岩石应力集中破坏的过程,岩石破坏伴随着声发射能量加速释放现象。     

基于声发射技术的山体滑坡灾变预测试验研究

高速公路山体滑坡现象日益严重,特别是山区修建高速公路,天然滑坡、潜在滑坡、工程滑坡构成的高速公路滑坡灾害几乎不可避免。既有滑坡监测技术很难探明滑坡灾变的初始形态,更难以进行准确预测。该文首先介绍声发射技术进行工程应用的原理与技术特点,进而提出基于声发射技术的山体滑坡灾变预测的关键研究问题:常见岩体破坏过程与声发射信号对应关系;基于声发射信号的山体滑坡面定位技术;滑坡时声发射信号与岩体应力/应变关系以及野外环境信号噪声的处理方法。最后针对这些关键问题给出室内试验方案,并进行岩体样本加载破坏试验。试验结果证明了声发射技术在山体滑坡灾变预测中的应用可行性。     

爆炸作用下钢绞线斜拉索破坏模式和剩余承载性能试验

为研究爆炸荷载作用下斜拉桥钢绞线斜拉索的破坏模式和剩余承载性能,开展了8根15.7-7钢绞线斜拉索试件的野外爆炸试验以及爆炸损伤钢绞线的静力轴向拉伸试验,得到了钢绞线斜拉索在接触爆炸及近距离爆炸作用下的破坏形态和损伤钢绞线的剩余承载力;并根据断丝数量和承载力损失定量比较了高密度聚乙烯护套(HDPE)、单层钢管护套(SST)、双层钢管护套(DST)以及泡沫铝夹层钢管护套(FAFST)4种不同防护措施的抗爆防护效果。研究结果表明：在接触/近距离爆炸作用下,钢绞线斜拉索的损伤破坏主要表现为正对爆炸作用区域部分钢丝断裂和局部横向变形;采用FAFST防护可以有效地改善钢绞线斜拉索的破坏程度,HDPE防护效果有限;相较于无防护的祼索,SST与DST防护反而加剧了斜拉索试件的损伤程度;爆炸损伤钢绞线的剩余承载力与剩余钢丝数量成正比。基于试验结果和回归分析方法,提出了爆炸损伤钢绞线斜拉索剩余承载力评估的实用公式,可以在爆炸灾害后根据钢绞线断丝破坏情况,快速评估斜拉索的剩余承载能力。     

UHPC微裂纹在蒸汽环境中的快速愈合机制

为了在蒸汽环境中快速修复超高性能混凝土（UHPC）浇筑过程中产生的收缩裂纹和结构服役过程中产生的裂纹，加速UHPC结构刚度和抗渗性能的恢复，需要确定不同损伤程度的微裂纹在蒸汽环境中的快速愈合机制。因此，选取拉伸变形（应变为1 000×10^-6，1 500×10^-6，2 000×10^-6）作为损伤指标，将损伤开裂后的UHPC试件分别放置在蒸汽环境中1，3，5 d，研究微裂纹在蒸汽环境中的快速愈合机制。通过直接拉伸试验、气体渗透试验和声发射分析不同拉伸变形的UHPC试件在蒸汽环境中的自愈合行为。拉伸试验结果表明：放置在蒸汽环境中，预裂试件的弹性模量的恢复程度随着拉伸变形的增大而减小，但依然大于预裂至相同拉伸应变的未愈合试件（放置在室内环境中）的弹性模量。刚度恢复程度随着放置在蒸汽环境时间的增长而增大，但愈合到一定程度后，延长放置时间对愈合的效果不明显。采用气体渗透试验表征了微裂纹的愈合程度，结果表明蒸汽环境中的微裂纹能快速愈合，但随着拉伸变形的增加，自愈合的程度减小，表明拉伸变形越大，微裂纹越多，自愈合产物填充所需时间越长。声发射分析表明：UHPC内部发生损伤时才会产生声发射源，在重新加载阶段，对于已经愈合的微裂纹，在微裂纹的2个界面之间新形成的晶体会再次开裂，此时会检测到声发射源。然而，对于未愈合的微裂纹重新张开时，则不会产生声发射源，直至旧裂纹发展和新裂纹的产生才会产生声发射源。     

基于DSP的车辆噪声信号分析检测研究

从车辆噪声源入手,分析了车辆噪声信号的差异性和声传感器采集的可行性,采用TMS320F2812数字处理芯片辅以外部电路,通过内置模数转换模块采集外部车辆噪声信号,并将其在计算机终端进行预处理、功率谱密度分析以及小波特征提取算法仿真,最终将验证后的算法程序下载到TMS320F2812的FLASH中独立运行。将此系统用于车辆类型判断、车辆结构损坏检测、车辆超载或者超速监视等,取得了满意的监测效果。     

基于声发射技术的石灰岩三轴加载试验研究

通过室内三轴加载及声发射同步试验,研究了完整及损伤石灰岩在围压作用下变形破裂的声发射机理。试验研究表明:损伤石灰岩贯通破坏时,岩石轴向应力突降与声发射参数值突增时间具有一致性,沿着1条主裂缝发生贯通破坏;完整石灰岩贯通破坏时,岩石轴向应力突降时间滞后于声发射参数值突增时间,出现多条裂缝;声发射参数值可作为评估危险石灰岩稳定性的有效指标。     

某公路桥连续箱梁钢绞线拉力不足原因分析及处理

对某桥连续箱梁钢束无法张拉至设计力的质量事故,通过多种手段调查了其原因。调查分析表明其原因是钢绞线连接器挤压套内漏放挤压簧导致钢绞线滑丝。钢绞线放张后凿开连接器附近的混凝土,更换未放挤压簧的连接器和已张拉过的钢绞线,然后采用钢纤维补偿收缩混凝土进行修复。处理效果较理想,证实了该质量事故的原因分析、处理方案是合理的。     

单轴压缩下溶隙灰岩声发射RA-AF特征及破裂模式研究

灰岩溶隙随其发育阶段呈现不同形状,溶隙形状将影响受力作用下的灰岩裂纹演化机制。利用单轴压缩试验下声学特征(RA-AF)对"裂隙"、"椭圆孔"、"类蘑菇孔"和"类哑铃孔"等4类溶隙形状的灰岩微裂纹演化机制进行了研究。根据单轴压缩试验的声学特征、力学特征,将声发射演化过程分为初始非线性段(Ⅰ)、类线性段(Ⅱ)、非线性阶梯状幂律段(Ⅲ)和峰值活跃段(Ⅳ)等4个阶段,通过分析RA-AF演化特征,以及基于二维高斯混合模型(GMM)的RA-AF值聚类分析,获得不同阶段的演化规律。研究结果表明:完整灰岩和溶隙灰岩随着加载的进行,RA和AF值均表现出明显的原点集中性;完整灰岩和"椭圆孔"灰岩的破坏模式以拉裂为主,"裂隙"灰岩是以剪切为主的拉剪混合破坏,"类蘑菇孔"灰岩是以拉裂为主的拉剪混合破坏,"类哑铃孔"灰岩则是先剪后拉的拉剪混合破坏;溶隙形状对微裂纹的形成产生较大影响,"裂隙"灰岩表现出极强的剪切性质;"椭圆孔"的剪切性质减弱,拉裂性质增强;"类蘑菇孔"的破坏受溶隙上下部的"菌伞"和"菌柄"控制,控制次序是先下后上;"类哑铃孔"则先由"菌伞"控制,再由整个溶隙孔控制,并且第Ⅲ阶段"菌基"出现抑制效应,这种抑制效应能够明显延长岩样的寿命。     

基于间接拉伸的老化沥青混合料残余寿命评价

为评价老化沥青混合料残余寿命，通过室内模拟老化条件制作试件和现场取芯试件，采用一次性间接拉伸试验探讨不同老化时间水平下试件的弹性模量、破坏模量以及劈裂强度演化规律，提出了以弹性模量为基础的老化系数评价指标；采用应力控制模式下的间接拉伸疲劳试验，研究了老化系数、残余疲劳寿命以及累计耗散能的关系。结果表明:在不同老化时间水平下，各评价指标的变化幅度存在显著差异，在老化初期弹性模量和破坏模量的变化幅度高于劈裂强度，弹性模量敏感性强、区分度高以及变异系数小能可靠和合理地评价老化沥青混合料力学性能；在短期老化时，老化系数增量显著，随着老化程度增加，老化系数增量趋于平稳；老化系数与残余疲劳寿命、累计耗散能存在良好的相关性，残余疲劳寿命和累计耗散能随着老化系数的增加而增加。