岩石变形破坏检测方法探讨论文_刘超

岩石变形破坏检测方法探讨论文_刘超

广东省地质实验测试中心 510080

摘要: 随着我国社会的不断发展,许多大型岩石工程开始建设,就需要对岩石的变形破坏检测方法进行研究,确保检测方法的科学性、安全性以及合理性,促使岩石工程的顺利建设。因此,本文对现行的几种检测检测进行详细的分析,并且具有深入的研究部门,进而寻找出行之有效的检测方法,为我国的大型岩石工程建设提供保障。

关键词:岩石;变形破坏;检测方法

引言

岩石的破坏通常都是由外载荷作用而成,其实质就是岩石内部缺少萌生、长大、扩展以及汇合的过程,使得其硬度和自身特性较低。由于岩石的破坏可能造成许多问题,因此,对其的检测工作显得尤为重要,同样也是岩石力学所研究的主要课题。岩石自身的特性,决定了对其检测的艰难程度,传统的检测方法存在许多问题,需要对其进行积极研究,确保岩石破坏检测方法的先进性、合理性。

1光学检测法

光学检测法是运用光的干涉原理,或者直接用数字分析技术作为基础的一种实验方法。随着我国相关技术的发展,数字图像处理技术的发展逐渐提升,使得光测方法又可以细分为显微镜方法和扫描电镜方法。

光学检测方法的应用过程中,对我国的岩石变形破环检测技术发展具有建设性的意义,对岩石的破坏机理有了更深层次的研究。但是,随着时间的发展,该技术也暴露出较多的问题,需要相关人员继续研究,以促进该方法的发展。主要问题如下:(1)截止到目前, 这种方法所运用的力学机制不合理,缺乏准确性和适宜性,导致光学检测方法出现许多弊端,也进一步影响光学检测方法的发展,使得岩石变形破环检测研究还有较长的路要走。(2)运用光学检测方法得出的实验结果,具有较大的不稳定性,容易受到许多因素的影响,例如观测断面单一不全面,形成试件过小,容易出现切片扰动等。这种不稳定性导致结果缺乏准确性和可靠性,影响对岩石变形破环的结果判断。(3)测量的灵敏度有固定值,无法扩大测量范围,导致结果具有局限性。(4)所使用的全息干涉方法具有较高的灵敏度,但是在工作中只能同时检测两种状态,能够检测的单次数量较少,并且必须在黑暗中进行。(5)光学检测法局限性较大,只能在室内进行实验,若是遇到大型的岩石工程则无法使用。这种局限性很大程度的影响了光学检测法的发展。

2 CT检测法

CT检测技术是逐步从医学诊断方面推广到对各种金属和非金属的检测之中,能够对各种材料进行损伤检测。在20世纪80年代时,CT技术被用于岩石变形破环的检测。该方法是一种无损伤的技术,能够在加载过程中较为准确的分析岩石破裂形态,具有一定的优越性,致使其发展速度也较快。

运用CT检测技术对岩石变形破环进行检测,已经成为目前岩石内部结构检测的热门,许多实验室纷纷使用此方法,并且已经取得显著的成效,致使其应用程度逐渐加深。但是CT检测技术还存在许多问题,需要继续进行研究,主要问题如下:(1)目前的CT设备与实验室的岩石力学设备无法有效的结合,使得工作效率达不到要求,导致出现的CT影像不够精准和清晰,影像结果的准确。(2)CT数与岩石相关密度之间的关系不够明确,相关数值也不精确,还需要继续对CT的原理进行分析,尽快研究出准确的关系体系。(3)CT检测的结果无法与工程现象产生联系,需要建立一种关系体系,例如岩体稳定性的分析报告和地震预报等。(4)对CT检测结果的研究不够深入,无法有效的完成三维图像重建和裂纹三维空间状态的表达。

3声发射法

声发射现象指的是材料或者结构在变形的过程中,某部分能量会以弹性波的形式释放出来。发射技术是通过声发射仪检测发射信号,根据信号判断结构内部的情况,这种技术的发展历史较长,如今已经被广泛的使用,越来越受到人们的重视。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆国外在运用声发射法较多,首先是在金属矿山和煤矿等方面的安全监测时运用,然后经过逐渐的发展,开始运用到对边坡稳定以及室内材料破坏的监测,随着应用程度的加深,对该技术的了解也更加深入。

声发射技术在岩石力学领域的应用较为广泛,并且取得显著的成效,但是发展的时间长短也决定了可能出现较多的问题,主要问题如下:(1)该技术的发展过程中,始终是理论研究慢于实践研究,因此,需要对声发射技术的理论研究投入更多的精力。(2)噪音是影响声发射技术的主要因素,而且噪音也是在检测过程中常见的干扰因素,直接影响声发射技术的结果。(3)通过运用这种技术,无法对材料内部的所有信息进行了解,例如裂纹位置和扩展方向等。(4)声发射技术所运用的检测设备敏感性较高,处于地下空间时,其恶劣的条件就会引起设备的失灵和性能等,因此,需要在检测时,时刻注意检测仪器的情况,以免在检测结束后才发现数据有误。(5)声发射技术会获得许多信息,但是现实情况是无法对所有信息都能有效利用。所以,声发射技术还需要较长时间的发展,促使该技术能够被广泛的运用。

4电磁辐射法

众所周知,在地震之前会出现明显的电磁异常,这是电磁辐射研究的开始。岩石变形破环时,会出现能量的溢出,某些能量就会以电磁波的形式向外扩散,这也就是电磁辐射现象。借助对电磁辐射的了解,逐步运用到地震预报等方面。

电磁辐射方法在应用的过程中,同样存在较多的缺点和不足,其中主要由以下问题:(1)人们目前对电磁辐射机制的了解不够深入,使得电磁辐射方法的应用范围较为狭隘。(2)电磁辐射的信号也很敏感,对外界影响因素的抵抗力不足,极易出现问题。(3)目前的技术还无法实现定位的检测和预报,因此,电磁辐射技术还需要长时间的发展,促使我国的岩石变形破环检测方法更加的多样化。

5红外检测法

红外检测方法依据的是岩石红外辐射现象,岩石在变形破环的过程中,某些能量会溢出,以红外热能的形式释放出去,然后通过对辐射的检测,称为红外检测法。这种检测方法是根据红外遥感技术的发展而来的,具有较高的实用性。在1986年,有人就报道了岩石在破裂时会出现辐射,并且其波段与红外线极其相似,后来,对其进行研究发现,红外辐射现象确实存在。遥感岩石力学是后期提出的力学学科,它的出现也正式证实红外检测的方法对岩石的变形检测具有较大的作用。

与其他岩石变形破环检测相同,红外检测方法也存在较多的问题。红外检测法所运用的红外探测仪,对红外辐射频谱的变化无能为力,只能探测到表面的红外辐射强度,使得检测结果比较表面,缺乏权威性。岩石出现损伤程度不同时,会出现不同的红外频谱,同时,若是岩石破裂出现的红外辐射强度相同,也不能代表红外辐射频谱就是相同的。因此,红外检测方法需要继续研究,争取能够更加精准的检测出红外辐射频谱,而不是只检测红外辐射强度。只有通过不断的研究,对不同频谱的特性进行分析,才能够逐步发现岩石的内部损伤情况和能量溢出机理,促使红外检测方法能够更加准确。

结语

总而言之,通过对各种检测方法的研究,得出较多的结论。目前对岩石变形破坏检测的方法研究进展很快,并且取得一定的成果,但是现行的检测方法较多处于研究阶段,不能实现长期的检测和控制,许多方法还存在诸多问题,因此,还需要积极的对检测方法进行研究,进而改善目前检测方法出现问题的情况,为我国的岩石检测行业做出贡献。

参考文献:

[1]魏世明,柴敬.岩石变形光纤光栅传感检测的应变传递分析[J].实验力学,2010,25(04):445-450.

[2]魏世明,柴敬.岩石变形破坏检测方法研究[J].工矿自动化,2010,36(07):86-89.

[3]赵扬锋,潘一山,李国臻,任伟杰,罗浩.岩石变形破裂过程中电荷感应信号的检测[J].防灾减灾工程学报,2010,30(03):252-256.

[4]魏世明,柴敬.岩石变形破坏过程的光纤光栅传感检测方法研究[J].河南理工大学学报(自然科学版),2010,29(02):233-238.

论文作者:刘超

论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期

论文发表时间:2019/7/2

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