Page 61 - 《应用声学》2020年第4期
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第 39 卷 第 4 期        赵奎等: 不同浓度的尾砂胶结充填体破坏过程声发射特性试验研究                                          547


                  2.0                                          射信号数量上看,72% 浓度试件比 70% 浓度试件有
                             ࡑ఩                ऄҧ  280
                             ᫽඀                ˟ᮠ
                  1.6                              240         更多相对高频信号 (160 ∼ 180 kHz、260 ∼ 280 kHz)
                     ԍࠛ                   ࢏Ց
                     ᫽඀  ुভ               ᫽඀       200         出现,并且在屈服阶段出现低于60 kHz的声发射信
                ऄҧ/MPa  1.2  ᫽඀                    160  ˟ᮠ/kHz  号主频现象。
                                                   120
                  0.8
                                                   80              综合分析可知,充填体破坏过程中声发射
                  0.4                                          信号的主频,由加载初期的 1 ∼ 2 个主频段 (80 ∼
                                                   40
                                                               100 kHz、100 ∼ 120 kHz),在临界主破裂时增多到
                   0                               0
                    0  200  400  600  800  1000 1200 1400
                                                               3 ∼ 5 个主频段 (60 ∼ 80 kHz、80 ∼ 100 kHz、100 ∼
                                 ௑ᫎ/s
                                                               120 kHz、160 ∼ 180 kHz与260 ∼ 280 kHz)。随着浓
                            (a) 68%ไएត͈ (A3)
                                                               度的增加,声发射信号主频频段分布越宽,主要原因
                  2.0                                          是由于浓度与强度有直接关系,试件的浓度越大,则
                                              ऄҧ   280
                                              ˟ᮠ               强度也越大,内部所积聚的能量也越大。
                  1.6                              240
                       ुভ   ࡑ఩      ࢏Ց             200         4.2  声发射相对高频信号激增响应系数特征
                       ᫽඀
                ऄҧ/MPa  1.2 ԍࠛ                     160  ˟ᮠ/kHz     不同浓度充填体试件主破裂前均出现频段为
                            ᫽඀
                                    ᫽඀
                     ᫽඀
                                                   120
                  0.8
                                                               160 ∼ 180 kHz 的相对高频信号激增现象,分别统计
                                                   80
                  0.4                                          各试件相对高频信号激增的前兆响应系数β                    [20] 。其
                                                   40
                   0                               0           中,β 值越大,代表相对高频信号激增响应时间越
                    0  200  400  600  800  1000 1200 1400
                                 ௑ᫎ/s                          早,前兆识别能力更强,其计算公式为
                            (b) 70%ไएត͈(B3)
                                                                               β = (t j − t i )/t j ,     (1)
                  3.0
                                         ऄҧ        280         式 (1) 中:t i 为声发射相对高频信号激增出现时间;
                                         ˟ᮠ
                  2.4  ԍࠛ ुভ  ࡑ఩   ࢏Ց              240         t j 为充填体主破裂时间(峰值应力)。
                ऄҧ/MPa  1.8  ᫽඀ ᫽඀  ᫽඀  ᫽඀         200         平均响应时间见表 2。β 为充填体声发射相对高频
                                                                   各试件声发射相对高频信号激增响应系数与
                                                   160
                  1.2                              120  ˟ᮠ/kHz  信号激增平均响应系数。分析可知,对于峰值应力
                                                   80
                  0.6                                          处破裂时间t j ,68%浓度试件t j 最大,70%浓度试件
                                                   40
                   0                               0           t j 次之,72% 浓度试件 t j 最小。表明浓度越大,充
                    0  200  400  600  800  1000 1200 1400
                                 ௑ᫎ/s                          填体延性越小,达到主破裂 (峰值应力) 时间越短。
                            (c) 72%ไएត͈(C3)                    对于声发射相对高频信号激增平均响应系数β 值来
                                                               说,68% 浓度试件 β 最大,70% 浓度试件 β 次之,
                   图 6  不同浓度试件应力、主频与时间关系                                         A                    B
                                                               72% 浓度试件β 平均值最小,呈递减趋势。充填体
               Fig. 6 Relationship between stress, dominant fre-              C
               quency and time of samples with different concen-  浓度越大,声发射相对高频信号 (160 ∼ 180 kHz) 激
               trations                                        增响应能力越弱。

                                            表 2  声发射相对高频信号激增响应系数
                     Table 2 Surge response coefficient of acoustic emission relative high frequency signal

                                A 组 -68% 浓度                B 组 -70% 浓度                 C 组 -72% 浓度
                 试件编号
                         前兆 t i /s 峰值 t j /s 响应系数 β A  前兆 t i /s  峰值 t j /s 响应系数 β B  前兆 t i /s  峰值 t j /s 响应系数 β C
                   1      476.4   597.6    0.203      361.9   545.1    0.336     428.6   505.1     0.151
                   2      477.8   620.1    0.229      409.5   547.5    0.252     438.1   570.3     0.232
                   3      448.2   660.0    0.321      503.4   592.6    0.151     412.8   570.1     0.276
                 平均值 β    467.5   625.9    0.251      424.9   561.7    0.246     426.5   548.4     0.220
   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66