Page 60 - 《应用声学》2020年第4期
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             产生的微裂纹数量密切相关,在压密、弹性与屈服                            保持在变化较小的相对稳定阶段,此阶段微裂纹萌
             阶段,随着浓度增大,其累计振铃计数也越多,其中                           生、扩展贯通,损伤程度急剧增加,因此产生大量高
             72% 浓度试件的累计振铃计数最多,表明浓度越大                          能的声发射信号,意味着破裂的开始。随着外载荷
             的充填体受压破坏产生的微裂纹数量也越多。                              的增加,进入缓慢升高阶段,峰值前均保持在该阶
                                                               段。这一特征可为充填体的破裂失稳判别提供一定
                  3.0                              3.0
                         ࢏ϙूए                                  的依据。
                  2.5    ࢏ϙግᝠ૝ᨣᝠ஝                  2.5              2.8                              0.08
                 ࢏ϙूए/MPa  1.5                     1.5 ࢏ϙግᝠ૝ᨣᝠ஝/10 3  ൓  2.1     ҫᣒజጳB3    ҫᣒజጳC3    0.06
                                                   2.0
                  2.0

                  1.0
                                                   1.0
                  0.5                              0.5             ऄҧ/MPa  1.4  ҫᣒజጳA3    r↼A3↽      0.04  r ϙ
                   0                               0                0.7                    r↼B3↽     0.02
                       68          70          72
                                 ไए/%                                                        r↼C3↽
                                                                     0                               0
                                                                      0   200  400  600  800  1000 1200 1400
                 图 3  峰值强度、峰值累计振铃计数与浓度关系
                                                                                    ௑ᫎ/s
               Fig. 3 Relationship between peak intensity, peak
               cumulative ringing count and concentration          图 5  充填体典型试件应力、r 值随时间变化曲线
                                                                  Fig. 5 Stress and r value curve with time of typ-
                   1200                                           ical backfill samples
                                             68% (A3)
                   1000                      70% (B3)
                                                               4 声发射信号频率特征
                                             72% (C3)
                  ግᝠ૝ᨣᝠ஝/൓  600                                4.1  主频为二维频谱图中最大幅值所对应的频
                   800
                                                                    声发射信号主频特征

                   400
                                                               率 [18−19] 。利用 Matlab 进行快速傅里叶变换 (Fast
                   200
                                                               Fourier transformation, FFT) 得到声发射信号主
                     0                                         频。图 6 为尾砂胶结充填体典型试件 (A3、B3、C3)
                         ԍࠛ᫽඀       ुভ᫽඀       ࡑ఩᫽඀
                                                               破坏过程声发射信号主频和应力随时间变化规律。
                  图 4  不同浓度试件在各阶段的累计振铃计数
                                                               由图 6 可知,不同浓度充填体破坏过程声发射信
               Fig. 4 Cumulative ringing count of different con-
                                                               号的主频分布在 40 ∼ 280 kHz 范围,且主要集中在
               centration samples in each stage
                                                               100 ∼ 120 kHz频段。
             3.2 r 值特征                                             初始压密阶段,试件声发射信号主频分布在
                 声发射累计撞击数与累计能量的比值,记作:                          80 ∼ 100 kHz、100 ∼ 120 kHz 两个频段内,而 72%
                 ∑    / ∑
             r =    N      E,用来反映试件破坏过程中的能                     浓度试件基本不出现 100 kHz以下的声发射信号主
             量集中度及内部裂纹扩展情况               [16−17] ,r 值持续减       频;弹性阶段,70%浓度试件声发射信号主频分布范
             小并保持较低的数值,表明声发射数量少且能量高,                           围减小至 90 ∼ 120 kHz,而 68% 与 72% 浓度试件声
             处于大破裂孕育阶段。                                        发射信号主频分布范围不变;屈服阶段,3 种浓度试
                 图 5 为充填体典型试件 r 值、应力与时间关系                      件均开始出现 160 ∼ 180 kHz 频段的声发射信号主
             曲线。分析可知,试件加载初期,r 值曲线均呈上升                          频,即相对高频信号激增现象。表明各试件内部损
             趋势,并达到一个较大值,这表明各试件加载初期内                           伤以裂纹扩展、贯通成宏观主破裂带为主,预示主破
             部颗粒之间摩擦、滑移,损伤程度较小,产生了大量                           裂即将发生。在主频段数量特征方面,68% 浓度试
             低能摩擦型的声发射信号;随着加载继续,r 值快速                          件在屈服阶段的声发射信号主频呈 2 个频段分布,
             下降到一个较低值;进入屈服阶段,r 值持续减小并                          70%与72%浓度试件呈3个以上频段分布。从声发
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