【正文】 3)主破裂發(fā)生階段，且花崗巖比大理巖有更明顯的微破裂聚結(jié)現(xiàn)象，而導(dǎo)致在拉應(yīng)力條件下各巖石聲發(fā)射特征差異的主要原因是非均質(zhì)性的差異。聲發(fā)射技術(shù)在20世紀(jì)70年代才開始引入我國，當(dāng)時主要應(yīng)用于巖土工程和礦山生產(chǎn)中，陳穎是國內(nèi)較早地開展巖石聲發(fā)射特征室內(nèi)試驗研究的學(xué)者[18]；他于1987年研究了不同應(yīng)力途徑三軸壓縮下巖石的聲發(fā)射特征,得出巖石的聲發(fā)射行為不僅與巖石應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)，還與應(yīng)力狀態(tài)的變化有關(guān)[19]；90年代彭守拙,吳剛等也針對巖石聲發(fā)射特征開展了一系列的室內(nèi)試驗研究工作[2021]；樊運曉通過大理巖單軸壓縮試驗分析巖石聲發(fā)射特點，驗證了聲發(fā)射產(chǎn)生的主要原因在于巖石內(nèi)部裂紋的閉合和閉合裂紋上下表面間的摩擦，加載過程中聲發(fā)射信號的強(qiáng)弱與巖石內(nèi)部裂紋平均長度有關(guān)[22]；趙興東、田軍、李元輝、唐春安研究了花崗巖破裂過程中的聲發(fā)射活動行，認(rèn)為聲發(fā)射事件活動可以反映出巖石內(nèi)部應(yīng)力場的變化[23]。近年來，李庶林在巖石單軸全過程加載和加卸載試驗中研究了巖石材料在不同加載條件下受力變形過程中的聲發(fā)射特性[28]；趙興東應(yīng)用聲發(fā)射定位技術(shù)對不同巖樣破裂過程的聲發(fā)射活動規(guī)律進(jìn)行實驗研究，揭示不同巖樣的破裂失穩(wěn)機(jī)理,得出聲發(fā)射活動與巖石的本身屬性是直接相關(guān)的[29]；付小敏對巖石單軸受壓變形過程中的聲發(fā)射特征開展了試驗研究；余賢斌等又研究了直接單拉、單軸壓縮和劈裂時巖石的聲發(fā)射特征，對不同加載方式下的聲發(fā)射特征做了對比分析；王其勝、萬國香、李夕兵在霍普金森實驗系統(tǒng)上研究了動靜組合加載下花崗巖聲發(fā)射能量的變化規(guī)律；張志鎮(zhèn)、高峰、徐小麗從聲發(fā)射的角度考察高溫后花崗巖的力學(xué)特性，研究了不同溫度下試件縱波波速的變化及應(yīng)力一應(yīng)變曲線跟聲發(fā)射曲線之間的關(guān)系[30]。降川、劉新平、劉英、并找出其聲發(fā)射信號的頻譜分布范圍[31]；隨后彭遠(yuǎn)、周昌達(dá)用時域和頻域分析方法對單軸壓縮下大理巖試樣的聲發(fā)射特性進(jìn)行了深入的研究，認(rèn)為在巖體破壞預(yù)報中，能率和聲發(fā)射率可作為比較可靠的參數(shù)[32]；吳永勝、余賢斌對比了單軸壓縮下巖石破壞過程中巖石的聲發(fā)射率和能率變化規(guī)律的異同,得出聲發(fā)射能率的變化規(guī)律較聲發(fā)射率表現(xiàn)得更加敏感,更適合用來預(yù)測巖石的破壞[34]；許多研究者通過研究發(fā)現(xiàn),具有巖爆傾向性的巖石類材料破壞時非常強(qiáng)烈并伴隨著巨大的響聲，而沒有巖爆傾向性的巖石類材料破壞則較為平穩(wěn)，為此許多學(xué)者為了了解有巖爆傾向性的巖石的性質(zhì),做了大量有關(guān)具有巖爆傾向的巖石在加載過程中聲發(fā)射規(guī)律的試驗，潘長良、祝方才等研究了具有巖爆傾向性的巖石在單軸壓縮條件下的聲發(fā)射特征；苗金麗、何滿潮等對真三軸應(yīng)力狀態(tài)下花崗巖突然卸載應(yīng)變巖爆的聲發(fā)射特征進(jìn)行了研究[35]。這就導(dǎo)致了聲發(fā)射信號數(shù)據(jù)同其他參數(shù)之間建立起相關(guān)的聯(lián)系方面缺乏相應(yīng)的理論基礎(chǔ)。還有，聲發(fā)射信號具有復(fù)雜多變的特性，對于不同材料或同種材料在不同條件下所發(fā)出的聲發(fā)射信號性能變化較大，各種相關(guān)參數(shù)的差異也是很大的。經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，聲發(fā)射檢測技術(shù)還沒有制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，技術(shù)人員都是通過自身經(jīng)驗進(jìn)行研究分析，各項研究差異性很大，為了更好地研究和推廣聲發(fā)射這門技術(shù)，制定出世界通用的相關(guān)規(guī)范，為工程應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。采集力學(xué)、聲發(fā)射等參數(shù)對比分析不同含水條件下花崗巖巖爆特性。（1）通過不同含水條件下深部花崗巖巷道巖爆模擬實驗，收集聲發(fā)射、力學(xué)參數(shù)，分析巖爆實驗現(xiàn)象；（2）根據(jù)不同含水花崗巖巖爆實驗力學(xué)參數(shù)，繪制載荷時間曲線，然后對比分析；（3）通過分析試驗中記錄的聲發(fā)射各項參數(shù)，繪制出聲發(fā)射事件率、能率的曲線圖，找出不同含水花崗巖事件率、能率的一般規(guī)律。聲發(fā)射的頻率根據(jù)材料的不同而有很廣的范圍，從次聲頻到聲頻乃至超聲頻。早在幾十年前就聲發(fā)射技術(shù)就受到了國內(nèi)外的普遍關(guān)注,一直發(fā)展至今，從早期在涉及隧道工程、煤礦及金屬礦山的安全性問題方面的應(yīng)用到現(xiàn)在應(yīng)用于邊坡穩(wěn)定、巖爆以及室內(nèi)的材料脆性研究，聲發(fā)射技術(shù)的發(fā)展越來越完善,其應(yīng)用領(lǐng)域也從以前單一應(yīng)用于采礦業(yè)慢慢發(fā)展到地震、地質(zhì)、水利、石油、土建、機(jī)械及國防等領(lǐng)域。 聲發(fā)射的產(chǎn)生材料引起聲發(fā)射的局部變化稱作聲發(fā)射事件，而聲發(fā)射事件的物理源點或者發(fā)出聲發(fā)射波的機(jī)制源被稱為聲發(fā)射源。一旦產(chǎn)生裂紋，在材料局部地區(qū)的應(yīng)力集中得到卸載就會產(chǎn)生出聲發(fā)射的現(xiàn)象，所以材料的塑性變形與裂紋的形成和擴(kuò)展是密切相關(guān)的。（1）裂紋成核階段。（2）裂紋的擴(kuò)展階段。（3）最終斷裂階段。 影響聲發(fā)射特征的因素能夠影響變形和斷裂機(jī)制的因素都能夠?qū)β暟l(fā)射的特征產(chǎn)生影響，這是由于聲發(fā)射是產(chǎn)生于材料的斷裂和變形，這些因素主要有以下幾點：(1)試件，包括試件的形狀和尺寸；(2)環(huán)境，主要是指溫度和腐蝕介質(zhì)；(3)應(yīng)力，主要有應(yīng)力狀態(tài),應(yīng)變率以及承載的力；(4)材料，主要是指材料的組織!成分!結(jié)構(gòu),例如金屬材料中的晶格類型、晶粒尺寸、夾雜、缺陷、第二相；復(fù)合材料中的纖維方向?；?、輔層、界面、殘余應(yīng)力等。經(jīng)過局部瞬間變化而產(chǎn)生的頻率分布在次聲至超聲頻率范圍內(nèi)(約為幾赫茲至幾十赫茲)的聲發(fā)射波，其垂直位移一般距試件表面大約107—1014米，只有具有非常高的響應(yīng)速度、高靈敏度、高增益、寬動態(tài)范圍強(qiáng)、阻塞恢復(fù)能力等性能的聲發(fā)射檢測儀器才能接受到聲發(fā)射波。典型的單通道聲發(fā)射檢測儀一般采用一體結(jié)構(gòu)，其基本構(gòu)成單元有傳感器、前置放大器、衰減器、主放大器、門檻電路、聲發(fā)射率計數(shù)器、總數(shù)計數(shù)器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。聲發(fā)射傳感器是拾取聲發(fā)射信號的關(guān)鍵部件，主要是用于檢測出非常微弱的聲發(fā)射信號，進(jìn)而將信號轉(zhuǎn)變成為系統(tǒng)可以識別的電信號，然后送到放大器進(jìn)行進(jìn)一步的放大。置于傳感器附近的是前置放大器，傳感器輸出的信號首先經(jīng)過它得到放大，然后再經(jīng)長電纜輸送到主機(jī)，由主機(jī)處理。②確保提供信號的信噪比，對輸入的微小信號進(jìn)行放大來抑制電纜噪聲。主放大器及濾波器則是系統(tǒng)的重要組成部分。主放大器應(yīng)當(dāng)具有可以調(diào)節(jié)的放大倍數(shù)，能讓整個系統(tǒng)的增益達(dá)到60—100dB。濾波器一般情況下采用編程式或插件式，包括低通、高通或者帶通濾波器，且可以組合使用。 聲發(fā)射信號分析 聲發(fā)射信號類型傳感器的輸出信號有突發(fā)型和連續(xù)型兩種基本類型。基本所有的聲發(fā)射源過程都是突發(fā)過程，例如裂紋的斷續(xù)擴(kuò)展，復(fù)合材料的纖維斷裂等。往往在實際的檢測中出現(xiàn)的是突發(fā)信號和連續(xù)信號的混合類型。早期的通用系統(tǒng)一般多以突發(fā)型信號檢測為主，另一些專用的檢測儀器則設(shè)有檢測連續(xù)型信號的功能。 聲發(fā)射信號特征參數(shù)聲發(fā)射檢測中，由于構(gòu)件或試件的固有頻率部分得到了加強(qiáng)亦或是可能出現(xiàn)較為明顯的頻散現(xiàn)象，導(dǎo)致通常檢測出的信號是經(jīng)多次反射和波形變換后的較為復(fù)雜的信號。接收過程中信號一般都會發(fā)生變化，這是因為在接收時對信號做了加權(quán)處理。對聲發(fā)射信號進(jìn)行處理的方法大致可分為三類:按隨即信號處理、按確定信號處理以及其他方法。其中，振鈴計數(shù)、有效值電壓和平均信號電壓等是連續(xù)信號參數(shù)，突發(fā)信號的參數(shù)主要有能量計數(shù)、撞擊事件計數(shù)、幅度、持續(xù)時間、上升時間和時差。門檻電壓持續(xù)時間上升時間幅度能量振鈴計數(shù)(1)門檻值(threshold)門檻值是根據(jù)實驗的需要設(shè)定出某一特定的數(shù)值，使得在聲發(fā)射實驗過程中當(dāng)信號強(qiáng)度超過該值時，能被聲發(fā)射儀器監(jiān)測出并記錄下來，單位為分貝(dB)。振鈴計數(shù)可以分為計數(shù)率和總計數(shù)。振鈴計數(shù)適宜于表征連續(xù)型聲發(fā)射信號和突發(fā)型聲發(fā)射信號，而且又能大致反映信號的頻度和強(qiáng)度，使得信號變得簡便容易處理，因此被廣泛地用于評價聲發(fā)射的活動性。(3)有效值電壓和平均信號電平 信號均方根值(RMS因測量簡便且受門檻的影響小而適用于連續(xù)型信號，主要用來對連續(xù)型聲發(fā)射的活動性進(jìn)行評價。平均信號電平(ASL)提供的用途和信息類似于信號均方根值，是指采樣時間內(nèi)信號的電平均值，但它是對連續(xù)型信號特別有用，這類連續(xù)信號的幅度動態(tài)范圍要求比較高但時間分辨力的要求不高。(4)能量(energy)能量計數(shù)可以分為總計數(shù)和計數(shù)率兩種，是指信號檢波包絡(luò)線下的面積。能量計數(shù)可以取代振鈴計數(shù)，試件中的裂紋每向前擴(kuò)展一步便會釋放出一次能量，所以可以將聲發(fā)射曲線所包含的面積作為能量的量度。能量計數(shù)也可以用于鑒別波源的類型。撞擊一般可以分為總計數(shù)和計數(shù)率。撞擊計數(shù)可以反映出聲發(fā)射的活動總量和頻度，常常用于評價聲發(fā)射的活動性。但是對于檢測系統(tǒng)來說，通過一個或者幾個撞擊鑒別出來的一次材料的局部變化就是一個聲發(fā)射事件。聲發(fā)射事件數(shù)主要用于對聲發(fā)射源的活動性及定位集中度進(jìn)行評價，它不單單反映出聲發(fā)射事件的總量，同時還反映了聲發(fā)射事件的頻度。(6)幅度(amplitude)幅度是指聲發(fā)射信號波形在一個聲發(fā)射事件當(dāng)中的最大振幅值，是聲發(fā)射信號的一個重要參數(shù)，單位為dB，常用于波源的類型鑒別、衰減及強(qiáng)度的測量。(7)持續(xù)時間 (duration)持續(xù)時間是指第一次越過門檻值到最后降至門檻期間的事件信號所經(jīng)歷的時間間隔，以us(微秒)表示。持續(xù)時間和振鈴計數(shù)相關(guān)，和振鈴計數(shù)非常相似，但它常被用來鑒別特殊波源的類型和噪聲。上升時間表示事件信號超過門檻的水平到達(dá)峰值所經(jīng)歷的時間。峰值計數(shù)(counts to peak )，信事件號第一次越過門檻到最大振幅所歷程的時間間隔中的聲發(fā)射信號的振鈴計數(shù)，單位:個?？梢酝ㄟ^時差的大小、傳播速度和傳感器的間距來計算出聲發(fā)射的波源位置，然后預(yù)測出缺陷所在的位置以便做下一步的檢測分析。第三章 花崗巖巖爆模擬實驗第三章 花崗巖巖爆模擬實驗根據(jù)巷道成巷及非彈性變形區(qū)擴(kuò)大過程中應(yīng)力的變化規(guī)律，采用雙向加壓系統(tǒng)模擬巷道的受力狀態(tài)，軸向應(yīng)力、橫向應(yīng)力開始按一定比例增加到一定程度，然后橫向應(yīng)力卸載，軸向應(yīng)力繼續(xù)加壓至巖石試件破壞。 試樣制取設(shè)備1）DJ4型自動巖石切割機(jī)　　DJ4自動巖石切割機(jī)采用無級調(diào)速，自動切割（雙刀切割），用于切取各種形狀的標(biāo)本。采用自來水冷卻。該機(jī)由基座工作臺，磨削動力頭，變速傳動系統(tǒng)，電控裝置等部分組成，整機(jī)操作方便，自動進(jìn)給性能穩(wěn)定。 2臺；（6）自動磨削進(jìn)給量：~；（7）冷卻裝置：自來水冷卻。采用國內(nèi)首創(chuàng)流線型圓弧設(shè)計，外殼采用冷軋鋼板制造，表面靜電噴塑；本機(jī)溫控系統(tǒng)采用微電腦單片機(jī)技術(shù)，系統(tǒng)具有控溫、定時和超溫報警等功能；合理風(fēng)道和循環(huán)系統(tǒng)，使工作室內(nèi)溫度均勻度變化??；采用雙屏高亮度數(shù)碼管顯示，示值準(zhǔn)確直觀，性能優(yōu)越，觸摸式按鍵設(shè)定調(diào)節(jié)；內(nèi)膽均為鏡面不銹鋼材料制成，半圓形四角設(shè)計使清潔更方便；工作室內(nèi)擱架可隨用戶的要求任意調(diào)節(jié)高度以及擱架的數(shù)量；采用進(jìn)口電機(jī)及風(fēng)葉，具有空氣對流微風(fēng)裝置，內(nèi)腔空氣可以更新循環(huán)；箱門具備大視角觀察玻璃窗，便于用戶觀察，采用納米材料門封條及保溫材料令整機(jī)性能體現(xiàn)更優(yōu)越。10%/50Hz177。1℃；（6）溫度均勻度：177。 GZX9070MBE型電