非均匀脆性介质灾变前兆的量化特征

• 作 者: 金渊
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 灾变预测 表面变形场 幂律奇异性 非均匀脆性介质 量化特征

非均匀脆性介质的损伤演化诱致灾变破坏,如地震、建筑物坍塌等,因给人类社会带来巨大的人员和经济损失,受到了极大关注。对灾变破坏共性前兆的研究,有助于全面地认识和理解灾变发生的机理、特征,为灾变预测提供有用的线索。本论文针对大理岩这一典型的非均匀脆性介质,采用试验方法,研究了材料灾变破坏前共性前兆的量化特征,以期为材料灾变破坏预测新理论提供新的依据。　　
搭建了包含MTS试验机系统、声发射采集系统以及白光散斑测试系统的岩石材料单轴压缩的同步观测平台,设计了声发射探头的夹具,改进了声发射采集系统和数据处理软件,实现了岩石样品在损伤演化诱致灾变破坏的过程中载荷、位移、变形场、声发射信号的同步采集,确定了数据采集和分析参数,并进行了标定。　　
基于试验,发现声发射累积计数与宏观损伤之间存在着大致的正比关系,且在损伤较小时,这种关系更明显。　　
灾变破坏前,系统声发射撞击率、声发射能量率、应变场变化率、试样整体变形的变化率等响应量的变化符合幂律奇异性规律,但其幂指数偏离理想值-0.5,且因样本和响应量的选取而不同。系统应变场的变化率因为能反映更多的变形细节,比试样整体变形的变化率更早表现出临界奇异性幂律的演化趋势。　　
灾变破坏前,系统响应量临界幂指数对-0.5的偏离和不确定性,反映了损伤不连续演化诱致灾变破坏过程中的样本个性。