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边坡不变声发射监测的尝试研讨

宣布日期:2017-05-06 10:34    阅读次数:次

择要:滑坡题目不只对出产宁静形成要挟,有的乃至对本地懦弱的生态情况形成极大粉碎,是以边坡不变监测具备首要意思。边坡不变的声发射监测在现场获得必然操纵,但相干的根本研讨却很是软弱。尝试研讨了岩石剪切粉碎历程的声发射勾当特色和类似资料单轴紧缩历程的 AE 勾当特色,操纵类似资料模子摹拟了滑坡历程并停止了声发射监测。尝试研讨功效能够为现场监测中传感器的布设、临界参数的肯定等供给按照。

关头词:滑坡;声发射;尝试研讨;类似资料
1 滑坡的风险及其监测
我国东南、东北和部分山区、丘陵地域存在很多自然土质和岩质边坡。因为植被粉碎等缘由,边坡产生失稳或生效致使滑坡,常常形成梗塞交通、堵江崩岸等灾难,有的乃至对本地的生态情况形成极大粉碎[1]。在交通、水利、水电、露天矿山等部分也存在大批边坡,对出产宁静是一个严峻的隐患。
研讨以为[2],滑坡是一个滑坡体孕育、成长直到最初产生的历程,是持久的、连续不时、时强时弱的非稳态的,具备较着活泼期和绝对不变的瓜代历程。从这个角度来讲,滑坡是能够展望预告的。滑坡的展望预告方式有多种,如测形变、测应力、温度和渗流观察、遥感勘察、和声发射监测等等。在这些监测方式中,声发射监测法具备静态及时监测的长处,能够对粉碎点停止定位,并且便于信息传输,是以遭到人们的普遍正视[3~5]。
虽然声发射手艺在边坡不变方面获得了必然的操纵[6],可是滑坡体滑动全历程声发射特色的摹拟研讨和岩石的声源定位研讨等根本研讨方面仍需做大批深切的任务。本文针对这一方面研讨很少的近况,尝试研讨了岩石剪切粉碎历程的声发射特色和类似资料单轴紧缩历程的 AE 勾当特色,操纵类似资料摹拟了滑坡历程并停止了声发射监测,以期引发泛博研讨职员对这方面研讨任务的正视。
2 岩石剪切尝试的 AE 勾当
滑坡体产生滑坡的影响身分能够归为内涵身分和内在身分。内因首要指滑坡体的岩性、岩石强度、斜面的岩体完整性及分裂程度和主控面(弱面)的力学性子(抗剪强度)等。滑坡体的粉碎以剪切粉碎为主,是以,研讨岩石剪切粉碎历程的 AE 勾当特色,对滑坡体粉碎历程的辨认和粉碎产生地位的定性辨别均具备首要的实际意思和操纵代价。
2.1 石灰岩和花岗岩剪切尝试的 AE 勾当特色
接纳 AET-5500 八通道声发射仪,对石灰岩和花岗岩的规范试件(50 mm×50 mm×50 mm)停止
剪切尝试并记实 AE 旌旗灯号,各拔取 1 个具备代表性的尝试功效停止阐发。

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图 1 和图 2 别离是石灰岩和花岗岩剪切测试的AE 功效。从图中能够看出,两种岩石剪切粉碎全历程均有较着的 AE 勾当,肇端较早,在靠近极限粉碎时呈现较大幅度的旌旗灯号,开释出较大的能量。

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2.2 石灰岩和花岗岩剪切测试 AE 功效的意思
(1)两种岩石剪切粉碎全历程均有较着的 AE勾当,是以滑坡的声发射监测是可行的。同时,岩石在靠近极限粉碎时呈现较大幅度的旌旗灯号,开释出较大的能量,是以对滑坡体主分裂的预告是能够的。
(2)石灰岩和花岗岩作为堆积岩和火成岩的代表,各自的 AE 勾当具备较着区分。在全部剪切粉碎历程中,花岗岩的 AE 勾当较着比石灰岩的要多。别的尝试功效也一样标明,差别品种岩石具备差别的 AE 勾当特色。按照这一特色,能够进一步阐发成立 AE 勾当特色与岩石品种之间的对应干系,在对边坡停止声发射监测时,按照领受的 AE旌旗灯号的特色,能够判定旌旗灯号是由何种岩体收回的,再连系边坡地质钻孔柱状图中岩性的散布,能够停止滑坡体粉碎产生点定位的定性判定。
(3)两种岩石邻近主分裂产生前均呈现 AE勾当急剧增添,随后又较着削减,随之产生主分裂的景象。石灰岩在应力到达岩石强度的 74%摆布时呈现 AE 勾当急剧增添,而花岗岩产生在应力到达岩石强度的 90 %摆布时。这给滑坡体失稳的临界预告增添了难度,须要进一步深切研讨产生这类景象的机制及其纪律。
3 类似资料单轴紧缩的 AE 勾当特色
类似摹拟是处理工程题目常常接纳的方式之一。对滑坡的声发射监测,在尝试室前提下停止类似摹拟尝试摹拟滑坡产生全历程,阐发差别前提下边坡失稳全历程的特色,肯定敏感参数临界判定的时候段和临界值,和印证现场观察功效等均具备首要意思。

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类似资料接纳水泥、石膏、砂子比为 3∶5∶2,制成Φ50×100 mm 的规范试件。所用声发射仪为AET-5 500。图 3 是类似资料的单轴紧缩 AE 测试功效。AE 勾当特色为:当载荷应力加到极限强度的 10 %时就呈现 AE勾当,直至分裂,在靠近极限粉碎时,AE 勾当削减,能量也较小。这是布局较松散、强度较低的资料分裂时的 AE勾当特色。
类似资料的单轴紧缩历程中产生较强的 AE 勾当,标明类似资料摹拟滑坡历程停止 AE 监测是可行的。同时,类似资料单轴紧缩历程中的 AE 勾当与自然岩石的 AE 勾当特色有较着区分,这反应了类似资料与自然岩石组构上的差别。
4 类似资料摹拟滑坡历程的 AE 监测
4.1 边坡模子的建造
边坡模子接纳类似资料配制而成,砂子、水泥与石膏比为 4∶6∶4,其单轴抗压强度为 0.2MPa摆布。模子尺寸为:高 800 mm,宽 200 mm,顶宽400 mm,斜长为 990 mm,在模子外部预置滑坡弱面。在顶部加载千斤顶布设测力传感器 PA1,布设测位移传感器 2 个,此中垂直位移设一个 PA2,程度位移设一个 PA3。PA1、PA2 和 PA3 别离接入声发射仪的摹拟通道,成立这些参数的测试功效与AE旌旗灯号变更的干系。声发射传感器布设 8 个,布设地位如图 4 所示,均布在边坡模子的滑移线四周。

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尝试由顶部千斤顶逐步加载直至产生滑坡挪动,载荷巨细、滑坡体的垂直和程度位移均由传感器测得,同时测得 AE旌旗灯号。[/mem]
4.2 声发射测试功效及阐发
载荷加至极限值时,垂直位移不较着,程度位移较大,约为 3.2 mm。当位移延续增添,滑坡体已起头滑移,载荷反而降落至零,垂直和程度位移急剧增加。在坚持 2.5 分钟的“安静期”后,跟着载荷的少量变更,即产生急剧的挪动。
跟着边坡滑移速率的变更,响应地 AE 事务的产生也不时回升,如图 5、6 所示。在最初渐变位移产生及 AE事务激增前,也有声发射的“安静期”。产生滑坡时,先在顶部拉开,是以,1#、2#、3#探头领受到声发射旌旗灯号较强。
从尝试中能够看出:
(1)边坡失稳历程中滑坡体的位移(程度与垂直)变更趋向与监测到的 AE 事务的变更趋向是分歧的,当邻近滑坡产生时位移和 AE 事务均产生渐变。是以完整能够操纵类似资料模子来摹拟边坡的失稳历程。

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(2)与岩石剪切尝试一样,类似资料模子的失稳—滑移历程中也呈现了主分裂前的“安静期”。这是岩石能量的储蓄积累历程,并非真实的“安静”。
(3)声发射源定位功效标明,模子上部起首拉开,在现场操纵时,应连系类似摹拟研讨阐发滑坡体起首粉碎点的能够地位,以备布设 AE 传感器时参考。
5 论断与会商
(1)岩石剪切尝试的全历程均有较着的 AE勾当,邻近极限强度时呈现较大幅度的旌旗灯号;差别岩石 AE 勾当较着差别,能够作为滑坡体粉碎产生点定位的定性判定按照。
(2)类似资料的单轴紧缩历程中呈现较强的AE 勾当,与自然岩石的 AE 勾当有较着区分。
(3)类似资料摹拟边坡失稳历程是完整可行的,研讨标明,尝试研讨能够为传感器安排、临界参数的肯定等供给按照或参考。
(4)须要进一步深切研讨的内容有:滑坡产生的 AE 最敏感特色量的研讨,临界预告参数的肯定等。
参考文献(略)

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