單軸壓縮條件下巖石及充填體聲發(fā)射特性對(duì)比分析.pdf

1、為了研究巖石及充填體的聲發(fā)射特性及兩者之間的異同,分別對(duì)制備的砂巖、千枚巖、尾砂膠結(jié)充填體及廢石膠結(jié)充填體試件進(jìn)行單軸壓縮條件下的聲發(fā)射試驗(yàn),獲取了試件破壞全過(guò)程中的力學(xué)參數(shù)和聲發(fā)射參數(shù),并記錄了波形數(shù)據(jù)。分別計(jì)算了砂巖、千枚巖、尾砂膠結(jié)充填體及廢石膠結(jié)充填體的聲發(fā)射b值,并結(jié)合累計(jì)振鈴計(jì)數(shù)和聲發(fā)射事件率曲線分析了破壞過(guò)程中的變化特點(diǎn)。以峰值應(yīng)力比為橋梁,對(duì)比分析了不同應(yīng)力水平下的聲發(fā)射b值變化趨勢(shì)。論證了砂巖、千枚巖、尾砂膠結(jié)充填體及

2、廢石膠結(jié)充填體的各聲發(fā)射參數(shù)均具有分形特征,并確定了計(jì)算各聲發(fā)射參數(shù)分形維數(shù)時(shí)相空間維數(shù)m的取值,同時(shí)對(duì)不同應(yīng)力水平下的各聲發(fā)射參數(shù)的分形維數(shù)D值的變化情況進(jìn)行了研究,然后以峰值應(yīng)力比為橋梁,對(duì)比分析了各聲發(fā)射參數(shù)的分形維數(shù)D值變化趨勢(shì),同時(shí)對(duì)預(yù)測(cè)砂巖、千枚巖、尾砂膠結(jié)充填體及廢石膠結(jié)充填體破壞時(shí)聲發(fā)射參數(shù)的選擇進(jìn)行了優(yōu)化。提取了砂巖、千枚巖、尾砂膠結(jié)充填體及廢石膠結(jié)充填體破壞時(shí)聲發(fā)射信號(hào),對(duì)每個(gè)聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行EMD分解,并從相關(guān)系數(shù)、

3、能量和主頻三個(gè)方面對(duì)各組IMF分量進(jìn)行了對(duì)比分析,主要研究結(jié)論如下:
　　(1)在加載初期,砂巖、千枚巖、尾砂膠結(jié)充填體及廢石膠結(jié)充填體的聲發(fā)射b值在較低水平范圍內(nèi)波動(dòng),而在到達(dá)峰值應(yīng)力的95％后,各試件的聲發(fā)射b均出現(xiàn)了明顯的降低現(xiàn)象。
　　(2)砂巖、千枚巖和廢石膠結(jié)充填體的聲發(fā)射事件率均在接近峰值應(yīng)力時(shí)明顯變大,而尾砂膠結(jié)充填體的聲發(fā)射事件率在臨近破壞時(shí)反而呈現(xiàn)出一定程度的下降趨勢(shì),即尾砂膠結(jié)充填體的聲發(fā)射事件率存在“

4、平靜期”。
　　(3)砂巖、千枚巖、尾砂膠結(jié)充填體及廢石膠結(jié)充填體的各聲發(fā)射參數(shù)均具有分形特征。
　　(4)綜合各聲發(fā)射參數(shù)的分形維數(shù)變化情況,砂巖依次優(yōu)先采用能量分形維數(shù)、幅度分形維數(shù)、振鈴計(jì)數(shù)分形維數(shù)預(yù)測(cè)試件的破壞;千枚巖、尾砂膠結(jié)充填體、廢石膠結(jié)充填體均依次優(yōu)先選擇能量分形維數(shù)、振鈴計(jì)數(shù)分形維數(shù)和幅度分形維數(shù)預(yù)測(cè)試件的破壞。
　　(5)砂巖、千枚巖、尾砂膠結(jié)充填體和廢石膠結(jié)充填體的破壞時(shí)聲發(fā)射信號(hào)的能量分別主要集

5、中在第一個(gè)、前兩個(gè)、前五個(gè)和前四個(gè)IMF分量上。
　　(6)砂巖、千枚巖、尾砂膠結(jié)充填體及廢石膠結(jié)充填體的聲發(fā)射信號(hào)的各IMF分量的主頻均隨分解的不斷進(jìn)行而不斷減小,且砂巖、千枚巖和廢石膠結(jié)充填體的第一個(gè)IMF分量的主頻較高,均達(dá)到了150kHz以上。
　　(7)砂巖、千枚巖和尾砂膠結(jié)充填體的第一個(gè)IMF分量與原信號(hào)的相關(guān)性均較好,相關(guān)系數(shù)均達(dá)到了0.75以上,而廢石膠結(jié)充填體的兩組信號(hào)第一個(gè)IMF分量與原信號(hào)的相關(guān)性較差,