当岩石受力变形时,岩石中原来存在的或新产生的裂纹周围应力集中,应变能较高,当外力增加到一定大小时,在有裂纹的缺陷地区产生了微观屈服和变形,裂纹扩展,从而使应力弛豫,贮藏的一部分能量以弹性波的形式释放出来,并由源点向四周传播。通过声发射仪器接收岩石产生的这种弹性波信号,并对接收的声发射信号进行相关分析,就可以对岩石破裂状态等进行评估。
声发射现象的观测,最早起源于对地震的探查和记载,在矿山塌陷时也观测到这种现象。20世纪30年代末开始,美国和加拿大学者进行了与地下采矿有关的声发射监测研究。1972年,美国材料与试验协会出版了声发射专集,提出了利用声发射方法对材料进行常规检测的建议。随着计算机等技术的迅速发展,90年代后,开发生产了计算机化程度更高、体积和重量更小的第三代数字化多通道声发射仪器,多通道数字化连续采集的声发射仪器及其后处理分析软件不断完善和更新。
声发射监测结果通常有波形分析法和参数分析法,岩石破坏声发射监测预测主要采用声发射参数分析法(见图)。
声发射监测通过监测岩石破裂和破坏的动态过程,提供预测岩石工程地质灾害和评价岩石工程结构稳定性的依据。广泛应用于矿山顶板冒落、矿柱破坏、稳定性评估、冒落区圈定、岩爆预测、边坡垮塌等岩石工程失稳的监测预报。