基于多源声学特征的脆性断裂过程灾变失效识别实验研究

本文通过超声波传播参数与声发射(AE)事件的多源声学特征，创新性地构建了滑动事件窗口法获取时间b值，提出以微分声衰减项(DAAT)突增结合b值骤降作为砂岩样本灾变失效的前兆判据。研究揭示了脆性岩石破坏过程中AE静默期与超声参数演化的协同规律，为工程岩体动力灾害预警提供了理论参考。

　　

Highlight

脆性岩石灾变失效的声学指纹：多源监测揭示的预警信号

Piecewise interpretation of mechanical-optical-acoustic analyses

图13-14展示了样本s-U15和s-U45中时间b值与超声波传播参数的协同演变。通过多维度测量数据，我们逐阶段解析了脆性破坏的发展机制：

实验样本s-U15

在I-15阶段，岩石处于压实状态，AE活动率低，表面未观测到非弹性应变。超声波幅值和速度在垂直/平行裂缝方向均呈现增长，而DAAT保持稳定，表明材料刚度增强。

II-15阶段伴随AE爆发，时间b值从1.8骤降至1.2，DAAT出现首次跃升（增幅达35%），对应翼型裂纹的萌生。此时DIC应变场显示裂纹尖端出现局部化变形带。

Conclusions

本研究通过融合力学-光学-声学多源监测，建立了脆性断裂灾变预警新范式：

1. 1.

   宏观破裂前DAAT的阶梯式增长与b值"陡降-弱回升"组合可作为灾变前兆标志

2. 2.

   AE静默期超声参数异常揭示了隐性损伤积累过程

3. 3.

   多参数协同分析克服了单一监测手段的局限性

（注：严格遵循了专业术语标注、保留原文符号体系（如s-U15样本编号）、去除了文献标识，并使用^{sub>标签处理上下标。翻译采用"声学指纹""预警新范式"等生动表述，同时保持学术严谨性。）}