。80 北京科技大学学报 2007年增刊2 的.基本上能率低于一个范围，在650s之前间歇发 压力机 生. 一声发射传感器 声发射仪 计算机 口用 网 应变仪 图1声发射检测系统试验装置 200400600800100012001400 时间s 探的岩芯和较大块体的矿体，分为较均质无裂隙岩 石和含杂质含弱面岩石.根据标准试样的要求，分 图4矿体岩石试件应力随时间的变化 别加工成圆柱形样品（见图2）.其主要力学参数如 在连续加载条件下，岩石的声发射次数与施加 表1所示. 的应力有以下特点：当应力较小时声发射频率和能 量较小，主要为岩石内原生裂纹的受压闭合阶段和 弹性变形阶段.该阶段视为稳定期，岩体处于稳定 状态，声发射事件率及能率在较低范围内波动.块 矿中事件率、能率一般小于某测定值.事件变化率 与能量变化率在该期间变化不大，数值增减较小. 从全程声发射振铃计数率图5中可以看出，在 图2岩石试样 550s至650s期间，声发射信号开始密集，时间分布 表1矿体岩石力学参数表 弹性模体积模剪切模密度/黏摩擦内聚抗拉强泊松 4 量/CPa量/CPa/CPa(gam-)角/（力/MPa度/MPa比 2 70 39 292.87 5530 6015 200400600800100012001400 1.3岩体声发射时间序列特征 时间s 在刚性试验机上，将矿体材料的岩石试样以 300N/s的速率加载，实时观察其应力变化情况，同 图5声发射振铃计数率随时间的变化 时记录声发射信号情况.从声发射振铃计数率随时 相对均匀，有明显的上升趋势，平均能率保持在较低 间的变化图可以看出，当加载时间约220s时，带有 水平.该阶段视为活动期，岩体处于破坏发展阶段， 裂纹的矿体材料开始出现明显声发射信号，图3所 事件率或能率都体现出增加的趋势.在650s之后 示为在176s到281s的声发射振铃计数率局部放大 声发射事件率急剧增加，直至750s出现较大破裂， 图形. 并伴随巨大声响，岩石试样表面出现明显裂纹，这对 500 应于岩石试样的主破裂.分析之前的变化可以得 知，振铃率达到6X10可以初步预测破裂前兆的发 400 生.但是否判断为岩石主破裂前兆还应该考虑能量 300 的变化，声发射能量计数率随时间变化关系如图6 200 所示. 在能量计数率随时间变化图中可以看到，它的 100 变化发展趋势大体上同振铃计数率相同，说明两个 176191206221236251266281296 声发射参量之间具有很好的相关性.但是，局部位 时间/s 置的变化仍有区别. 图3矿体岩石试件声发射振铃计数率的局部放大 以上为矿山工业矿体的声发射信号时间序列特 征，矿体主要为脆性破坏，按照声发射信号发生情况 从该试样应力时间分布图（见图4）得知，此时 主要分为五个阶段，初始微信号产生阶段，扩大发展 声发射信号是矿体内的裂纹在闭合摩擦时所产生 阶段，前兆破坏阶段，主破裂形成信号峰值阶段，破图 1 声发射检测系统试验装置 探的岩芯和较大块体的矿体, 分为较均质无裂隙岩 石和含杂质含弱面岩石.根据标准试样的要求, 分 别加工成圆柱形样品( 见图 2) .其主要力学参数如 表 1 所示 . 图 2 岩石试样 表 1 矿体岩石力学参数表 弹性模 量/GPa 体积模 量/ GPa 剪切模 量/ GPa 密度/ ( g·cm -3 ) 黏摩擦 角/ (°) 内聚 力/ MPa 抗拉强 度/ MPa 泊松 比 70 39 29 2.87 55 30 6 0.15 1.3 岩体声发射时间序列特征 在刚性试验机上, 将矿体材料的岩石试样以 300 N/ s 的速率加载, 实时观察其应力变化情况, 同 时记录声发射信号情况.从声发射振铃计数率随时 间的变化图可以看出, 当加载时间约 220 s 时, 带有 裂纹的矿体材料开始出现明显声发射信号, 图 3 所 示为在176 s 到 281s 的声发射振铃计数率局部放大 图形 . 图 3 矿体岩石试件声发射振铃计数率的局部放大 从该试样应力-时间分布图( 见图 4) 得知, 此时 声发射信号是矿体内的裂纹在闭合摩擦时所产生 的, 基本上能率低于一个范围, 在 650 s 之前间歇发 生 . 图 4 矿体岩石试件应力随时间的变化 在连续加载条件下, 岩石的声发射次数与施加 的应力有以下特点:当应力较小时声发射频率和能 量较小, 主要为岩石内原生裂纹的受压闭合阶段和 弹性变形阶段.该阶段视为稳定期, 岩体处于稳定 状态, 声发射事件率及能率在较低范围内波动 .块 矿中事件率、能率一般小于某测定值.事件变化率 与能量变化率在该期间变化不大, 数值增减较小 . 从全程声发射振铃计数率图 5 中可以看出, 在 550s 至 650 s 期间, 声发射信号开始密集, 时间分布 图 5 声发射振铃计数率随时间的变化 相对均匀, 有明显的上升趋势, 平均能率保持在较低 水平.该阶段视为活动期, 岩体处于破坏发展阶段, 事件率或能率都体现出增加的趋势.在 650 s 之后 声发射事件率急剧增加, 直至 750 s 出现较大破裂, 并伴随巨大声响, 岩石试样表面出现明显裂纹, 这对 应于岩石试样的主破裂.分析之前的变化可以得 知, 振铃率达到 6 ×10 4 可以初步预测破裂前兆的发 生 .但是否判断为岩石主破裂前兆还应该考虑能量 的变化, 声发射能量计数率随时间变化关系如图 6 所示. 在能量计数率随时间变化图中可以看到, 它的 变化发展趋势大体上同振铃计数率相同, 说明两个 声发射参量之间具有很好的相关性 .但是, 局部位 置的变化仍有区别 . 以上为矿山工业矿体的声发射信号时间序列特 征, 矿体主要为脆性破坏, 按照声发射信号发生情况 主要分为五个阶段, 初始微信号产生阶段, 扩大发展 阶段, 前兆破坏阶段, 主破裂形成信号峰值阶段, 破 · 80 · 北 京 科 技 大 学 学 报 2007 年 增刊 2