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研究生: 李佳龍
Lee, Chia-Lung
論文名稱: 音射定位法於岩石材料之應用
Application of Acoustic Emission Source Location on Rocks
指導教授: 陳昭旭
Chen, Chao-Shi
林宏明
Lin, Hung-Ming
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 資源工程學系
Department of Resources Engineering
論文出版年: 2003
畢業學年度: 91
語文別: 中文
論文頁數: 138
中文關鍵詞: 音射微裂縫巴西試驗
外文關鍵詞: Acoustic Emission, Microcrack, Brazilian Test
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  • 音射為一材料內部局部能量快速釋放而產生暫態彈性波的一種現象,而本研究之主要目的是利用音射(Acoustic Emission, AE)定位技術結合巴西試驗,以探討岩石材料在受壓過程之中,其音射源之動態分佈情形,進而了解其材料受力情況。
    巴西試驗的試體材料使用大理岩與安山岩試體,圓盤試體除了無裂縫試體之外,並製作裂縫傾角0度與45度之人工預裂縫試體,以進行平面音射源定位之巴西試驗,並以最佳化平均法(AOM)與最小平方差法(LSM)進行音射源定位之分析。本研究主要的研究結果如下:

    1.本研究以AOM與LSM進行定位分析之測試,測試結果發現AOM定位的效果相當地精確,而LSM定位效果較為不理想。

    2.由無裂縫試體之巴西試驗結果可得知,以安山岩作為試驗材料所得到的效果較為理想。

    3.巴西試驗之音射源分析方面,在波速未知所定位出的結果較波速已知的結果更為理想,所分析出的音射源分佈也較佳。

    4.本研究發現巴西圓盤試體的破壞不盡然是先從圓盤中心處開始破壞,然而,所定位出之音射源帶的分佈與理論破壞模式的裂縫傳播路徑是一致的。

    5.由分析結果得知人工預裂縫試體是由裂縫主控整個破壞行為與音射特性,使得四個人工預裂縫試體呈現的所有現象皆是相同的。

    6.人工預裂縫試體因缺少材料本身內部的微裂縫生成、擴展、與串聯的行為,使得其音射事件數目明顯少於無裂縫試體之音射事件數目。

    目錄 頁次 摘要………………………………………………………………………... Ⅰ 誌謝………………………………………………………………………... Ⅱ 目錄………………………………………………………………………... Ⅲ 表目錄……………………………………………………………………... Ⅵ 圖目錄……………………………………………………………..………. Ⅶ 第一章 緒論…...………………………………………………………….. 1 1-1 研究動機與目的……………………………………………………… 1 1-2 研究內容……………………………………………………………… 3 第二章 文獻回顧…………………………………………………………. 6 2-1 音射技術在岩石力學上之應用……………………………………… 6 2-2 音射定位相關研究………………………………………………….. 10 2-2-1 單軸、三軸壓縮試驗相關研究……………………………. 10 2-2-2 彎矩試驗相關研究…………………………………………. 15 2-2-3 巴西試驗相關研究…………………………………………. 24 2-2-4 其他試驗相關研究…………………………………………. 28 2-2-5 相關音射試驗之建議………………………………………. 33 第三章 音射原理與定位理論……………..…………….………………. 34 3-1 音射簡介…………………………………………………………..… 34 3-2 基本原理…………………………………………………………….. 37 3-3 音射發生機制……………………………………………………….. 38 3-4 音射訊號參數與波形……………………………………………….. 38 3-4-1 音射訊號參數………………………………………………. 38 3-4-2 音射訊號波形………………………………………………. 41 3-5 音射訊號特性分析………………………………………………….. 42 3-5-1 時間域分析…………………………………………………. 43 3-5-2 頻率域分析…………………………………………………. 44 3-6 噪音之濾除………………………………………………………….. 45 3-6-1 背景噪音的濾除………………………………………….... 45 3-6-2 接觸面噪音的濾除………………………………………..... 47 3-6-3 音射訊號中時間參數的設定……………………………..... 47 3-7 音射技術之優缺點與其他非破壞性檢測法之比較……………….. 49 3-8 音射源定位理論………………………………………………….… 51 3-8-1 區域定位法………………………………………………..... 51 3-8-2 到達時間差定位法………………….……………………… 52 3-8-3 三軸霍德古拉姆法…………………………….…………… 56 3-8-4 本研究分析方法………………………………….………… 58 第四章 試驗計畫………………………………………………...…….... 61 4-1 試驗材料與試體製作……………………………………….………. 61 4-1-1 試驗材料…………………………………………….……... 61 4-1-2 試體製作…………………………………………….……... 62 4-2 儀器設備…………………………………………………….………. 65 4-2-1 音射量測系統……………………………………….….…... 65 4-2-2 超音波量測系統…………………………………….……... 67 4-2-3 巴西試驗儀器設備………………………………….……... 68 4-3 試驗步驟…………………………………………………………….. 69 4-3-1 波傳速度的測定……………………………………………. 69 4-3-2 音射源定位試驗…………………………………………..... 71 第五章 試驗結果與討論………………………………………………… 74 5-1 音射源定位分析方法……………………………………………….. 74 5-2 波傳速度的測定…………………………………………………….. 75 5-2-1 超音波量測………………………………………………..... 75 5-2-2 筆心折斷法量測…………………………………………..... 76 5-3 人工激發源試驗…………………………………………………….. 79 5-3-1 雜訊噪音之濾除………………………………………….… 79 5-3-2 人工激發源定位與分析………………………...………….. 80 5-4 波傳速度的敏感度分析…………………………………………….. 84 5-5 巴西試驗…………………………………………………………….. 89 5-5-1 無裂縫試體之巴西試驗……………………………………. 92 5-5-2 人工預裂縫試體之巴西試驗……………………………... 116 5-5-3 無裂縫與人工預裂縫巴西試驗之綜合討論……………... 127 第六章 結論與建議……………………………………………………… 132 6-1 結論………………………………………………………………… 132 6-2 建議………………………………………………………………… 134 參考文獻…………………………………………………………………. 135

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