基于声发射的花岗岩拉剪破裂识别方法研究
发布时间：2022-05-08 16:06
在水电能源开发、深部矿产资源开采、交通隧道建设以及核废料地下处置等大型深部地下工程中,岩爆、冒顶以及坍塌等岩石失稳破坏频繁发生,往往会阻碍工程施工的顺利进行,甚至会造成严重的人员伤亡。而这些岩石失稳破坏是由岩体内部张拉与剪切破裂逐步发育所导致。声发射作为岩石破裂的伴生现象,可通过其参数特征和波形特征描述岩石内部拉剪破裂的演化过程。因此,开展基于声发射的岩石拉剪破裂识别方法研究,可为各种岩石破坏机制的揭示提供有效的手段,具有十分重要的理论意义和工程实用价值。主要研究内容和结论如下:（1）开展花岗岩三点弯曲和直剪声发射试验,获得张拉型与剪切型声发射信号,并分析声发射信号的参数特征。同时,利用变分模态分解方法将声发射信号分解为四个模态信号,计算并对比张拉型和剪切型声发射信号的每个模态信号的样本熵,选取SampEn-4（第四个模态信号的样本熵）作为一种新的声发射波形特征。（2）通过分析三点弯曲与直剪试验声发射信号幅度与SampEn-4散点分布图,发现大部分张拉型声发射信号具有低幅度、低SampEn-4的特点;而剪切型声发射信号主要有两种:一种具有高幅度、低SampEn-4的特点;另一种具有低幅...
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 声发射信号分析与机器学习方法
1.2.2 岩石破坏的声发射研究
1.3 目前研究存在的不足
1.4 研究内容、方法及技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究方法
1.4.3 技术路线
第二章 岩石三点弯曲和直剪声发射试验
2.1 引言
2.2 真三轴多功能压力机
2.3 声发射监测系统
2.4 岩样制备
2.5 试验方案
2.6 试验结果
2.6.1 破坏形态
2.6.2 声发射信号的幅度变化特征
2.6.3 声发射参数特征的分布特点
2.7 小结
第三章 岩石张拉型与剪切型声发射信号的波形特征分析
3.1 引言
3.2 非平稳信号的分析理论
3.2.1 信号的变分模态分解
3.2.2 信号的样本熵
3.3 岩石张拉型与剪切型声发射信号的波形分析和特征提取
3.3.1 声发射信号波形前处理
3.3.2 岩石典型声发射信号的变分模态分解与分析
3.3.3 声发射信号波形特征的分布特点
3.4 小结
第四章 基于声发射的花岗岩拉剪破裂识别方法
4.1 引言
4.2 高斯过程分类方法
4.3 基于高斯过程岩石拉剪声发射信号识别模型的建立
4.3.1 建立识别模型的关键技术
4.3.2 建立识别模型的具体步骤
4.4 三点弯曲试验和直剪试验的拉剪破裂识别
4.5 小结
第五章 花岗岩劈裂破坏与岩爆破坏的拉剪破裂演化过程
5.1 引言
5.2 花岗岩巴西圆盘试验的拉剪破裂演化过程
5.2.1 试验方案
5.2.2 试验结果
5.2.3 岩样的拉剪破裂演化过程
5.3 花岗岩应变型岩爆试验的拉剪破裂演化过程
5.3.1 试验方案
5.3.2 试验结果
5.3.3 岩样的拉剪破裂演化过程
5.3.4 对应变型岩爆孕育机制的探讨
5.4 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
论文发表及参加科研项目情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]花岗岩巷道岩爆声发射信号主频特性试验研究[J]. 张艳博,于光远,田宝柱,刘祥鑫,梁鹏,王亚东. 岩土力学. 2017(05)
[2]花岗岩灾变声发射信号多参量耦合分析及主破裂前兆特征试验研究[J]. 张艳博,梁鹏,田宝柱,姚旭龙,孙林,刘祥鑫. 岩石力学与工程学报. 2016(11)
[3]岩石张拉及剪切破裂声发射震源机制分析[J]. 刘建坡,刘召胜,王少泉,李元辉. 东北大学学报(自然科学版). 2015(11)
[4]不同围压下岩石破坏过程的声发射频率及b值特征[J]. 张黎明,马绍琼,任明远,蒋圣群,王在泉,王金良. 岩石力学与工程学报. 2015(10)
[5]基于声发射信号主频和熵值的岩石破裂前兆试验研究[J]. 张艳博,梁鹏,刘祥鑫,刘善军,田宝柱. 岩石力学与工程学报. 2015(S1)
[6]常规三轴压缩下花岗岩声发射特征及其主破裂前兆信息研究[J]. 纪洪广,卢翔. 岩石力学与工程学报. 2015(04)
[7]瞬时应变型岩爆模拟试验中花岗岩主频特征演化规律分析[J]. 何满潮,赵菲,张昱,杜帅,管磊. 岩土力学. 2015(01)
[8]不同卸载速率下岩爆破坏特征试验分析[J]. 何满潮,赵菲,杜帅,郑茂炯. 岩土力学. 2014(10)
[9]单轴压缩条件下砂岩破坏全过程电阻率与声发射响应特征及损伤演化[J]. 李术才,许新骥,刘征宇,杨为民,刘斌,张霄,王者超,聂利超,李景龙,徐磊. 岩石力学与工程学报. 2014(01)
[10]基于三轴压缩声发射试验的岩石损伤特征研究[J]. 杨永杰,王德超,郭明福,李博. 岩石力学与工程学报. 2014(01)
本文编号：3651957
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 声发射信号分析与机器学习方法
1.2.2 岩石破坏的声发射研究
1.3 目前研究存在的不足
1.4 研究内容、方法及技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究方法
1.4.3 技术路线
第二章 岩石三点弯曲和直剪声发射试验
2.1 引言
2.2 真三轴多功能压力机
2.3 声发射监测系统
2.4 岩样制备
2.5 试验方案
2.6 试验结果
2.6.1 破坏形态
2.6.2 声发射信号的幅度变化特征
2.6.3 声发射参数特征的分布特点
2.7 小结
第三章 岩石张拉型与剪切型声发射信号的波形特征分析
3.1 引言
3.2 非平稳信号的分析理论
3.2.1 信号的变分模态分解
3.2.2 信号的样本熵
3.3 岩石张拉型与剪切型声发射信号的波形分析和特征提取
3.3.1 声发射信号波形前处理
3.3.2 岩石典型声发射信号的变分模态分解与分析
3.3.3 声发射信号波形特征的分布特点
3.4 小结
第四章 基于声发射的花岗岩拉剪破裂识别方法
4.1 引言
4.2 高斯过程分类方法
4.3 基于高斯过程岩石拉剪声发射信号识别模型的建立
4.3.1 建立识别模型的关键技术
4.3.2 建立识别模型的具体步骤
4.4 三点弯曲试验和直剪试验的拉剪破裂识别
4.5 小结
第五章 花岗岩劈裂破坏与岩爆破坏的拉剪破裂演化过程
5.1 引言
5.2 花岗岩巴西圆盘试验的拉剪破裂演化过程
5.2.1 试验方案
5.2.2 试验结果
5.2.3 岩样的拉剪破裂演化过程
5.3 花岗岩应变型岩爆试验的拉剪破裂演化过程
5.3.1 试验方案
5.3.2 试验结果
5.3.3 岩样的拉剪破裂演化过程
5.3.4 对应变型岩爆孕育机制的探讨
5.4 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
论文发表及参加科研项目情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]花岗岩巷道岩爆声发射信号主频特性试验研究[J]. 张艳博,于光远,田宝柱,刘祥鑫,梁鹏,王亚东. 岩土力学. 2017(05)
[2]花岗岩灾变声发射信号多参量耦合分析及主破裂前兆特征试验研究[J]. 张艳博,梁鹏,田宝柱,姚旭龙,孙林,刘祥鑫. 岩石力学与工程学报. 2016(11)
[3]岩石张拉及剪切破裂声发射震源机制分析[J]. 刘建坡,刘召胜,王少泉,李元辉. 东北大学学报(自然科学版). 2015(11)
[4]不同围压下岩石破坏过程的声发射频率及b值特征[J]. 张黎明,马绍琼,任明远,蒋圣群,王在泉,王金良. 岩石力学与工程学报. 2015(10)
[5]基于声发射信号主频和熵值的岩石破裂前兆试验研究[J]. 张艳博,梁鹏,刘祥鑫,刘善军,田宝柱. 岩石力学与工程学报. 2015(S1)
[6]常规三轴压缩下花岗岩声发射特征及其主破裂前兆信息研究[J]. 纪洪广,卢翔. 岩石力学与工程学报. 2015(04)
[7]瞬时应变型岩爆模拟试验中花岗岩主频特征演化规律分析[J]. 何满潮,赵菲,张昱,杜帅,管磊. 岩土力学. 2015(01)
[8]不同卸载速率下岩爆破坏特征试验分析[J]. 何满潮,赵菲,杜帅,郑茂炯. 岩土力学. 2014(10)
[9]单轴压缩条件下砂岩破坏全过程电阻率与声发射响应特征及损伤演化[J]. 李术才,许新骥,刘征宇,杨为民,刘斌,张霄,王者超,聂利超,李景龙,徐磊. 岩石力学与工程学报. 2014(01)
[10]基于三轴压缩声发射试验的岩石损伤特征研究[J]. 杨永杰,王德超,郭明福,李博. 岩石力学与工程学报. 2014(01)
本文编号：3651957
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