Page 61 - 《应用声学》2020年第4期

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