Page 40 - 《应用声学》2023年第4期

702 2023 年 7 月

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图 1 试验现场
Fig. 1 Experimental site

1.3 试验过程 随着载荷的不断增长，声发射横波事件率出现缓慢
对试样进行三点弯曲试验，模拟岩石的张拉破 增长。进入阶段 II，声发射纵波事件率增长，进入陡
裂过程。试验采用力控制加载方式进行加载，为保 升并达到峰值；声发射横波事件率同样也陡升后达
证试件与加载面完全接触，避免接触时产生噪声影 到峰值。
响声发射监测结果，对试件进行预加载至200 N，随 在花岗岩三点弯曲试验过程中，声发射横纵波
后以 5 N/s 的速率进行加载至试件破坏。声发射设 事件率的变化趋势相似。声发射横纵波事件率均在
备采样率设置为 1 MSPS，预触发为 256，波形采样 峰值载荷前出现增长，且均在花岗岩试件临近破坏
长度为 2048，门槛值为 45 dB。试验前在传感器和 的时期快速增长、陡升至峰值。但声发射横纵波事
试件接触处均匀涂抹一层凡士林，以提高耦合效果。 件率也存在局部的差异性。阶段I中，声发射纵波事
试验过程中禁止人员走动，保证试验环境安静，同时 件率的加速点早于横波事件率。为进一步确定声发
也可保障试验人员的安全。设备导线接地，试验机 射横纵波事件率加速点，对其波动性进行分析，波动
和声发射监测系统同时开始记录。 率出现突增所对应的时间点即为其加速点。随即对

花岗岩试件三点弯曲试验过程声发射横纵波事件
2 声发射横纵波时域参数特征
率的加速点进行统计，见表 1。从表 1 中数据可以看
2.1 声发射事件率特征 出，声发射纵波事件率的加速点出现较早，比横波事
结合三点弯曲试验过程的时间 -载荷曲线特征， 件率加速点早21 s。
峰前载荷近似一条直线上升，峰后载荷急剧快速下
降，因此本文在分析声发射参数时，主要是按照峰后 表 1 声发射事件率加速点
和峰前阶段进行划分，其中由开始加载到峰值载荷 Table 1 Acceleration point of AE event
为阶段 I，由载荷峰值下降至最低值为阶段 II，分析 rate
各个阶段的声发射参数变化规律。
声发射事件率加速点 P/s 差值
声发射事件率反映单位时间内声发射信号的 试件
纵波加速点 P P /s 横波加速点 P S /s P S − P P
数量。图 2 为花岗岩三点弯曲试验过程载荷、事件
率和时间的关系曲线。由图 2 可知，阶段 I 中，声发 HGZL-2 307 324 17
射纵波事件率开始时处于较低的水平，且保持相对 HGZL-5 287 307 20
稳定的状态，随后临近峰值载荷时，声发射纵波事件 HGZL-8 275 301 26
率出现增长且增长速度不断加快；声发射横波事件 平均值 290 311 21
率开始时处于极低的水平且维持相对稳定的状态，