基于小波包分析的含水巖石破裂前兆研究.pdf

1、材料在應(yīng)力作用下的變形與裂紋擴(kuò)展是結(jié)構(gòu)失效的重要機(jī)制，當(dāng)材料局部區(qū)域產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象時(shí)，能量會(huì)被瞬間快速釋放。因此，從能量的角度來研究含水巖石失穩(wěn)破壞的性質(zhì)是切實(shí)可行的。然而，當(dāng)這種能量以聲發(fā)射信號(hào)的方式被接收到的過程中，由于其非平穩(wěn)性，使得利用傳統(tǒng)的信號(hào)分析技術(shù)難以對(duì)獲得的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行全面、系統(tǒng)、有效的解讀。因此，通過何種方法能更為行之有效的解讀與含水巖石破壞過程如影相隨的能量變化便成了各國專家與學(xué)者爭相研究的熱點(diǎn)問題。
　　

2、論文首先在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)通過對(duì)不同飽和度的巖石進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)，獲取其破壞過程中的聲發(fā)射數(shù)據(jù)，然后，研究了隨著飽和度的變化，砂巖聲發(fā)射事件數(shù)的變化規(guī)律。其次，利用小波包變換對(duì)聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行處理，在比較了利用小波分析和小波包分析兩種降噪方法的優(yōu)劣性的同時(shí)較為有效的對(duì)信號(hào)進(jìn)行了降噪。通過對(duì)小波包能量頻帶的分析，研究了含水巖石聲發(fā)射信號(hào)的能量頻帶分布特點(diǎn)，比較了在破裂前后能量頻帶的變化規(guī)律，尋找到了含水巖石破壞過程中的主頻帶。再次，根據(jù)能量原理，依

3、據(jù)時(shí)間序列，利用信號(hào)奇異性，通過小波包分解與重構(gòu)，計(jì)算Lipschitzα值，將最小α值對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列中的時(shí)間點(diǎn)作為含水巖石破裂的時(shí)間，較為有效地提取到了含水巖石破裂的時(shí)間信息。最后，根據(jù)一個(gè)矩陣可由它的所有特征向量完全表示，而每一個(gè)向量所對(duì)應(yīng)的特征值，就代表了矩陣在這一向量上的貢獻(xiàn)率的理論，基于當(dāng)信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，信號(hào)的各頻率成分間會(huì)產(chǎn)生不同的抑制或增強(qiáng)作用，與非破裂的信號(hào)相比，破裂前一小段時(shí)間內(nèi)的信號(hào)上的某些頻帶的能量會(huì)激增，某些頻帶