AE法岩石应力测量中试机晃动量问题
丁原辰，汪西海，何培元
(中国地质科学院地质力学研究所，北京100081)
摘要:声发射法岩石记忆应力测量中，定区测试的对称干扰信号来自试样端面的摩擦。通过测量试样加压过程中试台晃量及其变化，可了解试样端面摩擦引起AE干扰信号的相应大小及其变化。实测结果显示试样加压的初始阶段，试台晃量及相应干扰信号皆最为显著。结合当前测试水平，笔者给出了克服对称干扰信号的方法和见解。
关键词：声发射；古应力；地应力；凯瑟效应；液压式万能试验机
中图分类号：0421+.5 文献标识码：B
1 问题的提出
声发射(简称AE)法岩石应力测量中，对岩石试样施加外加压应力时，试样与压力机(或万能试验机一简称试机)。上下压头的高同轴度是对试样施加均匀外加压应力的保证。为此，笔者曾经在岩石试样中部同一水平面上粘贴互成180的两个电阻应变计，并在与岩石试样同一岩性的岩石上粘贴温度补偿用的电阻应变计作半桥连接，用数字式动态应变仪测量试样两边在加载时的应变量，用以判断试样是否承受均匀外加压应力。若不均匀，调整带有半球面的下压头使之尽量均匀。在此基础上，为保证同轴度又便于压头调整，专门研制了同轴度调整器(简称扶正器)，使得岩石试样较好的承受均匀轴向载荷。
但是，总是发现施加一个人为先存应力后，接着观凯瑟效应[1] (即Holcomb[2]所称的室内凯瑟效应“laboratory Kaiser effect")测量，即使使用扶正器并采用定区测试的方法，在对岩石试样作测试时，第二次加载的初始阶段，有时还会出现较明显的声发射信号;另外，卸载时常常会突然出现相当强的声发射信号，而周围环境并不存在干扰源。由于定区测试虽然能排除定区外的噪声干扰，却不能排除定区外对称信号的干扰，分析对称干扰信号的来源，尽管采取了一些减小端面摩擦的有效措施，是否仍然为上下压头与试样上下端面的摩擦所产生?因为扶正器上下端面不平行度误差是2μm，自然上下压头不平行度误差不可能优于2μm，而岩石试样一般只能加工到上 下端面不平行度误差3~4μm的水平(最高水平也只达到2μm)，当试样上端面接触到上压头开始加压时，试样上端面与上压头面的不平行度误差上限可达5~6μm。故当试样开始加上压力时，处在试台上的下压头的半球面必然会调整其在球面座中的位置，力图使试样轴线与上下压头同轴。于是，导致下压头的半球面在球面座内产生移动直接引起试样端面与压头端面产生摩擦。试机工作时液压油的波动会引起震动，尽管试机采用了多种防震措施，作者分别以声发射探头附着于，上压头和试台上，接收到的AE信号仍超过通常岩石试样在加载过程中产生的AE信号强度。说明震动的低频噪声虽然通过声发射仪的参数选择可予以排除，然而震动引起声发射探头接触面的摩擦仍然存在。由此推知，这震动必然反映为试台晃动，从而间接引起试样端面的摩擦。另外，工作油缸内的工作活塞与缸壁间隙在工作过程中不可能保持不变。同样会造成试机在加载过程中试台产生晃动，又间接导致试样端面的摩擦。
于是提出这样的问题，既然在对试样加载作AE法岩石记忆应力测量的过程中，诸多因素反映为试机试台的晃量，那么晃动量究竟有多大？在加载过程中如何变化？而该变化又是否存在一 定的规律？该变化与AE信号变化是怎样的对应关系？
