Overview of acoustic emission monitoring of rock structures

Summary

Overview of Acoustic Emission Monitoring of Rock Structures

The acoustic emission technique for monitoring the stability of rock masses in mines was initiated in the late 1930's by Obert and Duvall in the U. S. A. and Hodgson in Canada. The technique, called microseismic monitoring at that time and even to the present, is currently being extended beyond mining into a wide variety of Civil Engineering oriented problems. These include:

• Monitoring of all types of stressed rock masses in addition to mines (the subject of this paper).

• Monitoring of a wide variety of soil masses (dams, embankments, foundations, etc.).

• Monitoring of seepage and grout flow in both rock and soil.

• Determining in-situ stress history of rock and soil.

• Monitoring of steel highway bridges and offshore platforms.

• Monitoring of concrete bridges, dams and buildings.

• Assessing stability of permanent and temporary anchors, wire rope and other components of larger structural systems.

While most of these activities are still in some form of development, they are generally beyond feasibility and are in various stages of implementation.

This paper describes the acoustic emission monitoring method as pertains to rock monitoring and some of the directions that equipment manufacturers are currently pursuing. It then briefly describes applications of the method in connection with the monitoring of rock structures.

Zusammenfassung

Überblick über die Beobachtung von Fels mit Hilfe der „Acoustic-Emission-Technik“

Um 1940 wurde die „Acoustic-Emission-Technik“ zum erstenmal von Obert und Duvall¹ in den USA und von Hodgsen² in Kanada im Bergbau zur Überwachung des Gebirges eingesetzt. Derzeit wird versucht, diese Technik, die damals (und manchmal auch noch heute) „microseismic monitoring“ genannt wurde, über den Bergbau hinaus bei einer Vielzahl von Problemen im Zusammenhang mit dem Tiefbau anzuwenden. Dazu gehören:

• Beobachtung von unter Spannung stehendem Fels (Thema dieser Arbeit).

• Überwachung von Gesteinsmassen im weitesten Sinn (Dämme, Schüttungen, Gründungen usw.).

• Überwachung von Durchsickerungen und Injektionen in Fels und Böden.

• Bestimmung der Geschichte von In-situ-Spannungen von Fels und Böden.

• Überwachung von Stahlkonstruktionen (Autobahnbrücken und Bohrinseln).

• Überwachung von Betonbrücken, Talsperren und Gebäuden.

• Überprüfung des Zustandes von Dauer- oder Kurzzeitankern, Stahlseilen und anderer Teile großer Bauwerke.

Während die meisten der angeführten Möglichkeiten noch in irgendeiner Weise in Entwicklung sind, ist ihre Anwendbarkeit gesichert und ein Einsatz in der Praxis in greifbare Nähe gerückt.

Diese Arbeit beschreibt die Einsatzmöglichkeiten der genannten Methode zur Beobachtung von Fels und die Entwicklungstendenzen, die derzeit von den Geräteherstellern verfolgt werden.

Résumé

Un examen de l'émission acoustique de contrôle des structures rocheuses

Obert et Duvall aux États-Unis et Hodgson au Canada on instauré la technique de l'émission acoustique pour contrôler la stabilité des masses rocheuses dans les mines entre 1935 et 1940. Cette technique, qui s'appelait à l'époque le contrôle microséismique (et qui s'appelle ainsi de nos jours), s'étend à bien d'autres domaines que l'industrie minière et s'applique à toutes sortes de problèmes de génie civil, y compris:

• Le contrôle de toutes sortes d'efforts de masses rocheuses outre les mines (le sujet de cette étude).

• Le contrôle de diverses masses de terre (barrages, remblais, fondations, etc.).

• Le contrôle du suintement et l'écoulement de mortier liquide dans la roche et dans la terre.

• La détermination de l'histoire des efforts de la roche et de la terrein situ.

• Le contrôle des ponts d'acier qui traverse les grandes routes et des platesformes flottantes pour l'exploration offshore.

• Le contrôle des ponts, des barrages, et des bâtiments de béton.

• L'évaluation de la solidité des ancres permanents et provisoires, du câble métallique, et des parties composantes des systèmes structurales plus grandes.

Bien que la plupart de ces procédés soient toujours en voie de développement, on a déjà déterminé leur praticabilité; l'exécution de ces procédés se trouve à des étapes différentes.

Dans cette étude, on décrit la méthode du contrôle de l'émission acoustique par rapport au contrôle des roches, et les chemins poursuivis actuellement par des fabricants d'équipements. Ensuite, on décrit brièvement les applications de la méthode par rapport au contrôle des structures rocheuses.