[发明专利]一种基于声发射特征的散粒体间破坏行为的早期预警方法

说明书

本发明公开了一种基于声发射特征的散粒体间破坏行为的早期预警方法涉及岩土工程与声学技术领域，包括获取加载全过程加载装置施加给试样的偏差应力，获取加载全过程中试样产生的轴向应变，并通过声发射测量系统全程获取试样在破坏过程中产生的原始声发射时域电信号；处理分析声发射原始时域电信号，提取声发射特征参数声发射事件率，根据峰值偏差应力和峰值声发射事件率判断试样破坏行为。根据峰值偏差应力和峰值声发射事件率判断散粒体试样破坏行为，根据峰值偏差应力、峰值声发射事件率出现的时间先后顺序，可及时有效地发布散粒体材料破坏的早期预警信息，简化了预警的过程，提高了预警效率。

技术领域

本发明涉及岩土工程与声学技术领域，具体为一种基于声发射特征的散粒体间破坏行为的早期预警方法。

背景技术

随着经济的快速发展，我国的基础设施建设事业迎来了蓬勃发展，超高层建筑、超深基坑不断出现，但地基失稳、基坑坍塌，路堤塌方等各种工程问题也时有发生。这些工程事故不仅会造成严重的生命财产损失，还会对我国的基础建设事业造成不良的影响。研究表明，以散粒体为特征的岩土体的力学破坏是逐渐发展的，一般从应变局部化发展到剪切带，并随着剪切带进一步发展到完全破坏。剪切带的发展控制着散粒体破坏的模式及规模，而剪切带的启动（即初始应变局部化）可以为散粒体破坏的早期预警提供有益的信息。因此，了解剪切带的起始和演化对于探索散粒体破坏机制的本质，发布散粒体破坏的早期预警信息，避免工程事故的发生至关重要。

近年来，大量的学者已经通过使用钻孔倾斜仪、光纤传感、地磁感应、三维激光扫描等技术来实现散粒体破坏的早期预警。但是钻孔倾斜仪只能测量传感器位置处的变形，对于整个散粒体土体的变形缺乏全面直观的认识，测量精度较低，预警效果较差；而光纤传感技术具有高精准度、分布式监控等优点，但该技术仅限于面式监测，也不能较好的反应散粒体内部破坏变形情况；地磁感应、三维激光扫描等技术可以自动化、全监控、实时监控式、高精准度地监控散粒体内部的变形，但数据处理复杂，易受检测环境的影响，也极大地影响了散粒体破坏的早期预警的及时性、精准性。

声发射是指由于受应力材料的应力集中或应变局部化而突然释放存储的应变能而产生的弹性体波。这种弹性波能够被声发射传感器实时、连续地捕获，并用于诊断受压材料的劣化程度和失效过程。研究表明，材料在破坏期间会表现出某些特性，如材料是渐进破坏的，最薄弱的部分往往最先破裂，在此期间它们会产生先兆的“微裂纹”和在材料中传播的相关弹性波。基于此，正在迅速发展的声发射方法，有望为材料即将到来的不稳定性提供新的见解。

所以我们提出了一种基于声发射特征的散粒体间破坏行为的早期预警方法，以便于解决上述中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于声发射特征的散粒体间破坏行为的早期预警方法，以解决上述背景技术提出的目前市场上出现的任一项问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于声发射特征的散粒体间破坏行为的早期预警方法，包括如下步骤：

S01将预制好的试样放置在三轴加载装置内部的基座上；

S02在S01中置放的试样侧壁上安装声发射测量系统，等待进行试验；

S03控制三轴装置的围压系统和控制三轴装置的加载系统对S02中的试样进行破坏；

S04获取加载全过程加载装置施加给试样的偏差应力，获取加载全过程中试样产生的轴向应变，并通过声发射测量系统全程获取试样在破坏过程中产生的原始声发射时域电信号；

S05处理分析声发射原始时域电信号，提取声发射特征参数声发射事件率，根据峰值偏差应力和峰值声发射事件率判断试样破坏行为，通过分析后的数据出现的时间先后顺序，及时有效地发布材料破坏的早期预警信息。

优选的，所述S05中峰值偏差应力和峰值声发射事件率判断试样破坏行为包括：

通过偏差应力确定试样破坏过程中的偏差应力随轴向应变变化曲线；