科技文献检索及利用报告(DOC)

成绩

评定

重庆大学研究生

《科技文献检索及利用》课程报告

姓名：

学号：

学院：资源及环境科学学院

电话：

电子邮箱：

完成日期：2016年4月

课题名称中文：不同单轴载荷下声发射定位精度与波速关系研究

英文：Study on the accuracy of acoustic emission and wave velocity under

different load in uniaxial test

选题

来源

√科研项目学习选题兴趣选题

信息调研要点1、了解声发射技术研究现状和主要研究方向；

2、了解声发射技术在岩石方面的应用情况，并分析其优缺点；

3、了解并归纳声发射技术的定位算法与影响因素；

4、了解不同载荷作用下岩石声发射定位情况和波速变化趋势。

信息调

研方法

√常规检索法√引文法√实地考察√访谈法

文

献

信息检索检索

范围

1、CNKI中国知网综合性全文数据库1995年- 2016年

2、万方数据1995年- 2016年

3、Web of Science综合性文摘索引数据库核心合集子库1995年– 2016年

4、Engineering Village (EI Compendex)工程领域二次文献数据库1995年– 2016

年

文献检索

词和

检索

式

1、检索词（中文／英文）

（1）声发射/ Acoustic emission(AE)

（2）岩石/ Rock

（3）精度/ Precision

（4）波速/ Wave velocity

2、检索式

(acoustic emission* or AE) and (wave velocity* or velocity) and (rock or sand*stone) 注：1. 以上检索式仅为一般表达式，具体形式因不同文库而异。eg. 在CNKI专业检索中

检索式为“SU= '声发射' AND SU = '波速度' AND (AB = '岩石' OR AB = '单轴压缩')”；万方中

检索表达式为“主题:("声发射") * 主题:("波速") * 主题:(岩石) * Date:-2016 DBID:WF_QK”。

信

息

检

索检

索

结

果[1]李浩然,杨春和,刘玉刚,陈锋,马洪岭,王兵武. 花岗岩破裂过程中声波与声发射变化特征试验研究[J]. 岩土工程学报,2014,10:1915-1923.

[2]李浩然,杨春和,刘玉刚,陈锋,马洪岭. 单轴荷载作用下盐岩声波与声发射特征试验研究[J]. 岩石力学与工程学报,2014,10:2107-2116.

[3]李浩然,杨春和,陈锋,马洪岭,巫尚蔚. 岩石声波-声发射一体化测试装置的研制与应用[J]. 岩土力学,2016,01:287-296.

[4]梁天成,葛洪魁,郭志伟,宋丽莉,张金伟. 利用声发射和波速变化判定岩石损伤状态[J]. 中国地震,2012,02:154-166.

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[15]赵兴东,刘建坡,李元辉,田军,朱万成. 岩石声发射定位技术及其实验验证[J]. 岩土工程学报,2008,10:1472-1476.

[16]赵兴东,李元辉,袁瑞甫,杨天鸿,张建勇,刘建坡. 基于声发射定位的岩石裂纹动态演化过程研究[J]. 岩石力学与工程学报,2007,05:944-950.

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文

献信息检索检

索

结

果

[22]蒋海昆,张流,王琦. 实验室声发射三维定位及标本波速场各向异性研究[J]. 地

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[23]许江,唐晓军,李树春,陶云奇,姜永东. 循环载荷作用下岩石声发射时空演化规律[J]. 重庆

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[28]李庶林，尹贤刚，王泳嘉，等. 单轴受压岩石破坏全过程声发射特征研究[J]. 岩石力学

与工程学报，2004，23(15)：2 499–2 503.

[29]蒋宇，葛修润，任建喜. 岩石疲劳破坏过程中的变形规律及声发射特性[J]. 岩石力学与

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其他信息收集一、访谈法

通过向本学院涉及声发射研究的老师和同学请教与交流，初步了解声发射的研究现状以及现阶段本实验室与声发射有关的研究方向，对实验室现有的设备装置有了初步了解。主要了解到我们实验室有利用过声发射进行不同载荷条件下不同岩石破裂全过程声发射定位，主要是通过采集声发射定位数据、Hit率、幅值等信息来进行破坏时裂隙裂纹演化规律的直观描述。在声发射定位精度方面，主要有XX师姐研究了不同试件尺寸、换能器距试件边界距离、换能器耦合剂厚度和不同垫板厚度对声发射定位精度的影响；此外，XX师姐正在进行单轴压缩条件下，不同压力水平时声发射定位精度研究。由此可知，实验室具备一定的试验资源，包括PCI-2型声发射测试系统、岛津装置和剪切装置。另外，实验室也具备相关方面专业人员，能进行试验指导。但现阶段，声发射技术是一项理论落后于实践的无损检测技术，对其定位精度的研究还有待进一步深化。

二、考察法

通过对实验室相关老师和师兄师姐实验过程的学习和考察，对实验室的实验条件有了直观的认识。岛津设备能进行单轴压缩和劈裂实验，加载速率控制有位移控制和载荷控制，最大载荷能达到250KN，基本能满足砂岩强度要求。PCI-2型声发射测试系统具有全数字化、通道多、计算机化等优点，可显示、存储声发射信号幅度、波形、能力等多项数据。与PCI-2型声发射系统配套的32位Windows软件AEwin软件完全兼容PAC公司的标准数据(DTA)文件，可以重放及分析所有以前采集的数据，此外软件还具有采集、图像及分析等全面功能，可以简化数据分析及显示任务。通过实地考察，可以发现声发射技术精度高，对试验环境和研究人员的操作仔细程度要求都很高，因此在实际操作前一定要充分了解到试验仪器的使用原理和操作规程，试验过程中操作人员要小心仔细，尽量保证试验结果的可靠性。

三、引文法

在文献检索阶段，利用了在“科技文献检索与利用”课堂上学到的引文索引方法，例如中国知网中的知网节的使用，以下举例说明。

①向前引文：通过对参考文献[2]《单轴荷载作用下盐岩声波与声发射特征试验研究》

在中国知网中的“本文链接文献网络图示”版块引文网络的“参考文献”找到两篇可能有参考价值的文献：

[8]郑贵平,赵兴东,刘建坡,李元辉. 岩石加载过程声波波速变化规律实验研究[J]. 东北大学学报

(自然科学版),2009,08:1197-1200.

[23]许江,唐晓军,李树春,陶云奇,姜永东. 循环载荷作用下岩石声发射时空演化规律[J]. 重庆大学

学报,2008,06:672-676.

②向后引文：通过对参考文献[7]《岩石(体)弹性波波速与应力关系新探讨》在引文网

络中的“被引文献”功能找到的有参考价值的文献：

[19]陈祥,孙进忠,谭朝爽,张杰坤,许兆义. 岩块波速–应力关系及其卸荷效应[J]. 岩土工程学

报,2010,05:757-761.

③共引文献：通过参考文献《岩石加载过程声波波速变化规律实验研究》引文网络中

“共引文献”功能找到的参考文献：

[24]王宇,李晓,胡瑞林,武艳芳,高玮. 岩土超声波测试研究进展及应用综述[J]. 工程地质学

报,2015,02:287-300.

信息分析：（着重针对课题的研究现状、研究热点、重要的研究人员、有价值的文献、发展趋势等进行综述）

1 研究现状

声发射定位结果是岩样内部应力场演化过程的宏观表现，可直观地反映岩样内部裂纹扩展空间位置、扩展方向以及裂纹扩展的空间曲面形态[26]，目前有不少学者对单轴压缩条件下的声发射特性做了很多实验，也取得了一定成果。

早在1968年，日本地址调查所的Mogi[30]在预先测定岩石试件中的纵波传播速度的情况下，分别用双通道声发射换能器进行一维线定位，用四通道进行了二维面定位，由于当时采用算法仍为比较落后的时差解析算法，换能器数量偏少且精度较差，所以声发射事件采集结果并不理想，定位精度也远不能与现代仪器相比。同一时期C. H. Scholz[31]利用声发射横波的初动到时差，采用最小二乘法对22 个较大AE 事件进行了定位，开创了多通道拟合声发射源定位算法。随后，国内外学者对声发射技术开展了广泛的研究。X. L. Lei[33]和S. Takashi[34]等通过运用地震学中的联合反演法，成功反演了岩石三维波速场，从而达到声发射事件定位的目的，并通过对声发射相关特征量的研究，重点探讨了岩石破坏前兆特征。李庶林等[29]和蒋宇等[30]分别用AE定位技术对岩石单轴全过程加载和加卸载过程监测，对岩石破坏过程的相应力学特性和声发射特征做出了解释。J. F. Labuz 和J. M. Bridell[32]在压缩实验中比较了硬脂酸、聚四氟乙烯、石墨和二硫化钼这4 种减摩剂对岩石类材料的润滑效果，试验表明，1∶1(质量比)硬脂酸和凡士林的混合物减少端部效应的效果最好。李启月等[27]对不同波速条件下的声发射定位精度进行研究，结果表明波速的改变对定位精度影响较大，波速的准确测量十分重要。

对于单轴载荷下岩石波速的变化也有很多学者进行了研究，例如何红玉等[6]研究了单轴压缩过程中砂岩试样的波速变化特征；李浩然等[1-3]采用声波、声发射一体化监测装置研究了花岗岩和盐岩破坏过程中波速和声发射变化特征；丁梧秀等[7]以理论研究为基础,通过实际试验说明岩石(体)应力变化与波速并无直接关系,证明应力并不是波速的影响因素。

2 研究热点

通过信息的收集和整理，初步总结出声发射与波速研究中的几个研究热点：

(1)对声发射技术的定位原理和计算算法的研究，比较各算法的优劣性；

(2)利用声发射技术对岩石破坏过程进行监测，对裂隙裂纹进行定位，例如将声发射技术应用到矿

山矿柱岩体稳定性和岩爆的监测预报中；

(3)对声发射定位中的各种影响因素进行研究，例如声发射参数的设置、传感器的布设方式、耦合

剂的选择、背景噪声的影响等等；

3重要的研究人员

STANCHITS S ；VINCIGUERRA S；YOUNG RP

李浩然；赵兴东；许江

4有价值的文献

[2]李浩然,杨春和,刘玉刚,陈锋,马洪岭. 单轴荷载作用下盐岩声波与声发射特征试验研究[J]. 岩石力学与工程学报,2014,10:2107-2116.

[6]何玉红. 单轴荷载下砂岩波速特征与损伤演化规律研究[J]. 地下空间与工程学报,2016,01:44-48.

[25]李高勇. 砂岩的波速与应力实时同向相关性研究[D].兰州大学,2013.

[40] Y oung RP, Collins DS, Reyes-Montes JM, Baker C. Quantification and interpretation of seismicity. Int J Rock Mech Min Sci 2004;41:1317–27.

5发展趋势

20世纪40年代以来，声发射(Acoustic Emission ，简称AE) 技术被广泛应用于采矿工业、地质勘探和材料与岩石力学实验等多种领域。研究利用岩样破裂过程产生的AE，精确计算微破裂在岩样中的位置与发生时刻，从而追踪岩石样品内破裂发展，是现阶段AE 定位的目标。

我们了解到声发射技术是一门理论落后于应用的无损检测技术，对于岩石内裂纹破裂机制仍处于研究状态，此外试验过程中的波速场的变化、多采集通道的有效利用和定位结果的多解性都直接关系定位精度。波速场的变化属于物理模型中的因素。岩石力学实验中，波速场的变化非常复杂，与样品设计和实验条件有关，但在定位算法中考虑波速的变化，无疑增加了定位的难度，而将波速作为未知参数输出也会导致定位方法的繁复。因此岩石这种脆性材料的破裂失稳机制的研究仍将是热点。此外，关于声发射技术的定位技术也仍存在研究空间。

对课题研究的启示（值得研究的创新点）：

(1)在岩石破坏全过程监测中，PCI-2型声发射测试系统必须在软件中输入计算时所要用到的波速，

但是我们已知岩石破坏时，随着应力的变化，其内部的裂隙裂纹是处于不断发育的状态，从而使得弹性波在岩石内部的传播模式和路径都发生了变化，波速的变化是不可避免的，那么在全过程监测中，由于系统软件输入的波速恒定不变，监测结果的偏差也可想而知。但声发射技术测波速是被动测波速，其相较于主动测波速方法更不稳定，如果我们要将岩石破裂过程中的声发射信号与波速和应力应变的关系进行分析，可以选用更精确的波速测量方式。由以上分析可知研究不同受力条件下岩石声发射定位精度与波速的关系是一个很有必要的课题。

(2)声发射技术能进行实时连续的动态监测，但是声发射仪器对使用环境的要求却很高。因为声发

射技术是当弹性波的能量超过一定阈值时即可被仪器检测到，从而确定一个事件，那么当使用环境中干扰信号太多时，例如背景噪声过大，就会使得仪器在监测对象并没有产生事件时得到定位结果，即得到伪定位，因此现阶段声发射研究主要出于实验室研究阶段。如何提高声发射监测仪器的实用性，从而能切实方便地投入到现场监测中也是一大难点。

对本课程的评价和建议：

文献检索这门课程对我的帮助非常大，平时的时候都是直接通过关键词查询，造成查询不全并有偏差。学习了这门课以后我知道原来检索文献也是一门非常深的学问。在以后的学习和论文写作中，有了这门课程打下的基础，检索文献的效率和准确度将会大大提升，同时在学时过程中学会了文献管理工具ENDNOTE和E-study，对我以后的论文写作引用用处很大。

建议：希望老师能更多的结合检索实例进行授课，主要详细介绍各个数据库之间检索方式方法和区别，要是有上机课，随课程实例操作效果会更好。另外，我觉得重大数字图书馆的文献检索课程的慕课可以开放，这样有兴趣有需求的同学可以随时学习参考。