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为进一步明确岩石破裂电磁辐射频率特征，基于岩石破裂电磁辐射是由岩石破裂时传播裂纹引起原子扰动产生的假说， 通过断裂力学理论中小范围屈服条件下张开位移法计算岩石破裂时的裂纹宽度，由单脉冲电磁辐射频率与裂纹宽度之间的关系，研究电磁辐射频率与岩石属性参数之间的关系，并给出了它们之间的关系表达式;单独讨论了不同属性参数对电磁辐射频率的影响.结果表明，电磁辐射频率随弹性模量增大而增大,随岩样尺寸和强度增大而减小,随泊松比的变化、岩石弹模的不同电磁辐射频率有变化;当弹模较小时，泊松比的影响也较小，而当弹模很大，即岩石刚度很大时，泊松比的增大会导致频率的增大；裂纹初始长度的变化受试件尺寸的影响，进而影响频率，当尺寸较大时，裂纹长度对频率影响较小，当尺寸较小时，频率随裂纹长度增大而增大.通过计算几种常见岩石破裂时电磁辐射频率值发现，岩石破裂时电磁辐射频率达到105 Hz量级，这与现有的实验结果相吻合. 相似文献
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为进一步研究岩石破裂电磁辐射特征，本文根据岩石破裂电磁辐射是由岩石破裂时产生带电粒子扰动引起的假说，通过断裂力学理论中的张开位移法计算岩石破裂过程中的裂纹宽度，由电磁辐射频率与破裂宽度之间的关系，研究电磁辐射频率与弹性参数之间的关系，并给出了它们之间的关系表达式.通过建立具有中心贯穿裂纹的无限大平板模型，根据破裂宽度计算了在该模型条件下几种岩石破裂过程中产生电磁辐射频率范围.理论模型计算出来的频率范围主要集中在实验观测的中高频段，并体现出频率随弹性参数的变化. 相似文献
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岩石介质中多裂纹扩展相互作用及其贯通机制的数值模拟 总被引：14，自引：0，他引：14
运用岩石破裂过程分析RFPA^2D系统，通过对岩石试样中预置的一组右行右阶雁列式裂纹扩展过程的数值模拟，研究了非均匀岩石介中多裂纹扩展的相互作用模式及其贯通机制。数植模拟再现的受压混合型裂纹扩展过程中逐步演变的全场变形过程，以及与细观非均匀性有关的声发射和断续扩展模式的“岩桥”现象，清晰地揭示出多裂纹扩展的相互作用及其贯通机制。模拟结果说明，对于岩石这种地质介质而言，忽略其非均匀性影响，可能会掩盖岩石变形与破裂过程中的许多与非均匀性有关的特殊现象，包括声发射或微震模式、岩桥或雁行断裂等。 相似文献
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震前电磁场和大地自电位的异常是重要的地震前兆现象．在零磁空间对超低频段的磁场和自电位的变化进行了岩石破裂的实验研究，细致地揭示出电场、磁场出现异常变化的全过程，对深入认识超低频电磁信号的微观机理具有重要的意义．实验发现，岩石受力后应变、电位和磁场的缓慢变化在空间分布上是首先在近破裂源处出现，继而随裂纹的发展而改变位置；在时间序列上先出现自电位异常，然后是超低频磁场的变化；在异常形态上，超低频电磁信号呈现出早期、中期、晚期3个阶段的明显差异．研究表明，岩石微破裂引起裂隙尖端处的电荷分离. 静电荷在局部区域的积累和运移，导致了自电位的脉冲状变化；而在主破裂阶段，积累电荷的急速运动形成瞬间电流，激发了脉冲式的磁场异常．本文详细介绍了这一综合实验的技术步骤和观测结果，并对地震电磁前兆的微观机理进行了探讨． 相似文献
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岩石破裂电磁辐射现象是客观存在的物理现象.随着电磁辐射观测技术在地震研究、冲击矿压预测等领域的应用，极大地推动了岩石破裂电磁辐射的实验研究.本文对岩石破裂电磁辐射的影响因素以及相伴生的现象，以及有关的物理解释进行了概括介绍.由于不同研究者使用实验设计、实验参数、实验条件的不同，使得观测和研究结果同样难以统一认识.不同的研究者根据各自的试验提出了不同的物理机制.同时对已发现现象的重复性、证实性研究岩石试验缺乏.严重匮乏利用数值模拟以及建立模型定量研究岩石破裂的电磁辐射.此外，岩样实验系统不同于实际的地震系统，进行模拟震源环境的实验研究，发展大尺度的标本和原岩现场实验的基础上，如何建立室内室外岩石实验与地震观测事实之间的联系是问题的关键. 相似文献
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本文以共线剪切裂纹的归并为例,研究裂纹系的动态相互作用．实验结果表明：在张破裂的意义上,小间距共线剪切裂纹的内端部实际上是阻碍结构,通过迂回弯曲的张破裂归并．本文提出一种估计张破裂扩展途径的近似方法,利用张应力破裂判据找出了潜在的破裂扩展途径的第一近似,较好地模拟了共线裂纹的破裂途径,和现有的数值模拟方法比较,可以大大缩短机时,简化计算程序,保证精确度．本研究结出了岩石剪切破裂“隧道效应”（即破裂跳过障碍体,而障碍体本身不破坏）的机理,还给出了脆性介质在摩擦、磨损过程中碎屑产生的机理． 相似文献
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裂纹系微破裂集结和动态扩展的实验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
研究了裂纹系的动态破裂,重点考察了裂纹系相互作用.选用大理石、玻璃为实验材料,将其加工成薄板状,并在板内预制各种不同形态的裂纹系,在单轴压下用可见光透视观察裂纹系动态相互作用的破裂过程.实验中发现,岩石的动态破裂过程和玻璃有很大差别,岩石的裂纹系动态相互作用后期是通过微破裂演化来实现的,而在玻璃中观察不到.裂纹系的不均匀应力场分布是破裂演化的初始原因.通过实验,给出大理石材料中各种不同形态裂纹系的动态破裂演化的全场过程图像,直观地揭示了含裂纹系岩石变形破坏的实质.实验显示了不同几何形态的裂纹系的破裂发育过程有明显区别.在微破裂集结时,周围的破裂部分闭合.因此,用二维模型描述的微破裂图像和实际有很大出入.为了消除这个差距,必须研究三维破裂.本文的实验结果表明,裂纹(断层)不能起到阻碍破裂扩展的作月;裂纹(断层)作为障碍体,和预存裂纹之间存在强烈的相互作用,使得样品的强度降低几乎一个量级.讨论了上述结论对于认识地震(包括矿震)断层行为的意义. 相似文献
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《世界地震译丛》2016,(2)
应用电磁辐射(EME)和声发射(AE)信号检测研究了机械应力加载条件下脆性、介电性材料的断裂。对环氧树脂样品采用3点弯曲实验装置施加应力使之破裂,同时监测破裂引起的电磁辐射和声发射信号。本次研究的重点是裂纹面的走向及距离对检测到的电磁辐射信号的影响。由于采用的电磁辐射传感器是电容式传感器,我们利用人工检测源测试了传感器、连接的放大器、数据采集卡以及内置带通滤波器的系统响应特征。基于在破裂面位置上模拟的表面电荷密度,我们提出了一种电磁辐射信号的源。将电磁辐射源的有限元方法模拟结果与实验结果进行比较,显示出较好的一致性。实验结果显示辐射出的电磁场优势方向明显,检测到的信号幅值显著依赖于信号源到传感器的距离,并发现测量链对检测到的电磁信号带宽具有显著影响。进一步研究表明电磁信号由3部分构成,分别产生于不同机制,即裂纹生长过程中电荷的分离和弛豫,以及带电裂纹面的振动。 相似文献
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Experimental study on the mechanism of non-synchronism of seismo-electromagnetic radiation precursors 总被引：1，自引：0，他引：1
ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｒｏｕｇｈ２０－ｏｄｄｙｅａｒｓ’ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄｓｔｕｄｙａｆｔｅｒｔｈｅ１９７６Ｔａｎｇｓｈａｎｇｒｅａｔｅａｒｔｈｑｕａｋｅ,ｔｈｅｓｅｉｓｍｏ－ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｒａｄｉａｔｉｏｎｐｒｅｃ... 相似文献
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W. Müller 《Pure and Applied Geophysics》1986,124(4-5):693-709
Fracture phenomena in rocks are associated with mainly mode I crack growth, sometimes superposed by shear or torsion. The present paper contributes to a fracture mechanics analysis of mode I and mixed mode crack propagation, by presenting reliable fracture toughness data for some rocks which include the effect of induced crack propagation rate, and the influence of effective pressure, and by numerical calculations on fracture propagation in layered rock formations. Empirical relations between fracture toughness,K
Ic' and induced crack opening displacement rate, as well as effective pressure, are given. The observedK
Ic pressure relation supports a theoretical model which takes into account the existence of microcracks in the crack tip region. Finite element calculations of fracture propagation in layered rock formations demonstrate the important effect of mixed mode crack growth. The numerical approach is particularly applied to single crack growth in hydraulic fracturing and in three point bending tests on layered single edge crack specimens. 相似文献
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《地震学报(英文版)》1996,9(3):447-454
In order to investigate the physical mechanism of seismo-electromagnetic signals, many scholars from China and other countries
have carried out laboratory and field experiments of rock samples by loading them up to fracture in recent ten-odd years.
In each of these experiments, the phenomenon of electromagnetic radiation was observed during the process of rock sample fracture.
However, the experimental results can not explain the non-synchronous electromagnetic radiation in actual observation records.
In these records, some stations displayed anomalies but some others did not, and the signals of different frequency bands
observed by the same station did not occur simultaneously. This has brought about many difficulties to the application of
electromagnetic radiation in earthquake prediction. The experimental result of this paper can explain the phenomenon of non-synchronous
electromagnetic radiation. In the experiment of this paper, rock samples are uniaxially compressed up to fracture. The antennas
of different frequency bands are installed two meters away from the rock sample in different directions. The electromagnetic
signals during the whole process of rock sample fracture are recorded synchronously by a 14-channel tape recorder. The experimental
results are as follows: (1) signals of the four frequency bands: VLF, MF, HF and VHF, are all recorded during the main fracturing
process of rock samples, but signals of different frequencies may somtimes occur non-synchronously; (2) the intensity of electromagnetic
radiation is the highest at the moment when the main fracture occurs, but signals in different directions are of different
intensities. The above results are consistent with the non-synchronous electromagnetic radiation observed in real earthquakes.
It seems possible to predict the orientation of future seismic source by the electromagnetic method of the LF or VLF frequency
bands.
Contribution No. 95A0075, Institute of Geophysics, SSB, China.
The paper is translated by Prof.Jie-Fan HUANG, Peking University from the Chinese into English version. 相似文献
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地震电磁辐射与地震预报的观测实验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
作者参加了30多年的地震电磁辐射观测实践和震例研究，总结了中国地震电磁辐射信号在频率域、时间域和空间分布的特性。为了探索地震电磁辐射的物理机制，作者做了一系列的岩石破裂实验研究（室内和野外实验）。企图模拟在观测实践中出现的各种现象和岩石破裂不同阶段产生电磁辐射信号的机理。 相似文献
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设计了采用非接触方式、高放大倍数、高效率的电荷传感器,并给出了电荷传感器的设计原理和技术指标。利用研制的电荷传感器对岩石变形破裂过程中产生的电荷感应信号进行了检测试验。结果表明,岩石在变形破裂过程中会产生电荷感应信号,并能够被研制的电荷传感器检测到;电荷感应信号是瞬时脉冲的;随着加载应力水平的增加,电荷感应信号强度增强,在峰值应力前,电荷感应信号强度达到最大值;在破裂面接收到的电荷感应信号较强,主破裂面接收到的信号最强,因而电荷的产生和岩石的破裂有很大的关系。作为正在探索的检测岩石破坏过程的手段之一,电荷感应方法应是一种很具潜力的方法,值得深入研究。 相似文献