花岗岩试件岩爆过程的声信号特征研究

发布时间：2017-11-22 13:16

  本文关键词：花岗岩试件岩爆过程的声信号特征研究

  更多相关文章： 岩石力学 岩爆 声发射 声音信号 分形特征 频谱分析

【摘要】：当前,我国西部大型水利水电工程多以大型地下洞室群作为主要建筑物,深部地下洞室开挖过程中的岩爆地质灾害问题日益突出。岩爆是高地应力地区岩体开挖卸荷引起的动力破坏现象,由于岩爆发生机制高度复杂,目前岩爆准确预测仍然是深部岩体工程领域的世界性难题。岩爆的发生伴随有不同频率的声波,岩爆声波信号分析是岩爆预测的有效途径之一,岩爆的声波信号特征研究可为建立基于声信号的岩爆预测方法提供科学依据,具有重要的现实意义和学术价值。针对岩爆过程声发射研究需深入推进的问题以及岩爆声音信号定量化研究尚处于空白地带的问题,本文采用新型真三轴岩爆试验系统,在室内实现了花岗岩试件的岩爆过程模拟,对试验过程中的声发射与声音信号进行全程监测,通过岩爆过程的声信号波形、分形与频谱分析,获得了花岗岩试件的岩爆过程的声信号特征。主要结论如下：1、岩爆的声发射撞击数、绝对能量累积、波形参数以及声音信号的波形变化特征均能够反映岩爆所经历的主要破坏过程。临近岩爆弹射破坏前,声发射撞击数存在一段“平静期”,与之相对的声音信号也存在一段波形“相对平静期”。此外,该时段内声发射信号的上升时间与持续时间均达到最大值。2、岩爆过程的声发射撞击数、声音信号幅值均具有时间分形特性,两者的时间分形维数变化均能够反映岩爆破坏的演化过程,且在岩爆发生前夕,各自的分形维数在增加至峰值后会在一段时间内持续下降至最低值。3、岩爆过程中的不同破坏模式具有不同的频谱特征,在弹-塑性过渡阶段、塑性阶段、破坏阶段等试件受力状态阶段,声发射与声音信号的频谱变化规律基本一致,主频值总体都是呈“高频向低频迁移”的演化趋势,频谱形状经历“多峰-单峰”的交替变化过程。前在岩爆发生前夕,不论声发射信号还是声音信号,其频率成分都十分复杂、包含多个优势频率、频谱形状呈多峰形、主频对应幅值较低。4、岩爆过程中,无论是声发射信号的特征参数、波形参数、频谱,还是声音信号的波形、频谱,均具有显著特征与内在演化规律,岩爆过程的声发射与声音信号均可作为岩爆预测的有效前兆信息。综合考量岩爆过程中的两种声信号特征,能够更好的了解岩爆的演化过程,并对其进行预警。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV223

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本文编号：1214827