单轴压缩条件下峰值应力前后红砂岩次声信号特征研究

发布时间：2017-07-07 05:04

  本文关键词：单轴压缩条件下峰值应力前后红砂岩次声信号特征研究

  更多相关文章： 峰值应力 次声信号 幅值 时频特征 累计振铃计数 能率

【摘要】：矿柱作为井下开采过程中,受单轴荷载构件之一,在轴向应力作用下时常发生变形或失稳,研究其变形或失稳过程中内部特征变化,具有一定的理论和工程指导意义。较传统声发射技术自身局限性,提出一种以次声波为基础的次声探测手段。为了模拟井下矿柱在受轴向地应力下,矿柱发生变形或失稳过程声发射信号特征,而进行相关室内岩石次声试验。在单轴加载条件下,采集红砂岩加载过程中的力学、次声信号数据,分析岩样在峰值应力前后的次声信号特征,并得到了以下主要结论:1.对应力—次声时域信号特征分析,发现其峰值应力前后,均有非常明显的次声信号体现出来,并且会出现不同程度的平静期。渐进式破坏的岩样,其峰值应力后的次声信号也会有较明显的表现,即在不同程度应力水平在下降之前,通常都伴随着较强烈的次声信号。脆性断裂破坏的岩样,在峰值应力前次声信号表现较为明显,然峰值应力后直至整体破坏前次声信号幅值水平较之前出现一定程度的下降。2.对岩样时频特征分析,发现试验红砂岩岩样破坏特征频率范围集中在1~4Hz,峰值应力前后的时频特征体现出与时域信号相似的特征。3.对岩样应力—次声累计振铃计数特征分析,发现脆性破坏下的岩样,其峰值应力前次声信号累计振铃计数都有较明显的上升趋势,然其峰值应力后直至岩样整体破坏过程中,次声累计振铃计数增量较之前表现的不明显。渐进式破坏下的岩样,其峰值应力后期次声信号累计振铃计数增量较之前也会有较明显的表现,即在不同程度应力水平下降之前,通常累计振铃计数都会有相对明显的上升趋势。4.对岩样的应力—次声信号能率特征分析,发现岩样峰值应力前,均有较高能率水平的次声信号出现,峰值应力时的次声信号能率值却相对较低,在峰值应力前都存在着不同程度的平静期。脆性断裂破坏下的岩样,在宏观断裂面形成过程中,虽然能率有所增大,但整体次声能率水平较峰值应力前有明显下降趋势。渐进式破坏下的岩样,其峰值应力后的不同程度应力水平下降之前,通常伴随着能率水平较高的次声信号出现。
【关键词】：峰值应力 次声信号 幅值 时频特征 累计振铃计数 能率
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD315
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题来源及研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 传统声发射信号研究10-12
• 1.2.2 次声波信号研究12-13
• 1.3 研究内容及方法13-15
• 1.3.1 研究内容13-14
• 1.3.2 研究方法14-15
• 1.4 技术路线图15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 第二章 室内岩石次声波试验17-29
• 2.1 试验目的17
• 2.2 试验方案17-22
• 2.2.1 岩样制备18-19
• 2.2.2 试验仪器19-22
• 2.3 单轴压缩次声试验22-25
• 2.3.1 力学试验加载参数22-23
• 2.3.2 次声信号采集参数23
• 2.3.3 试验过程23-25
• 2.4 数据处理分析25-28
• 2.4.1 力学试验数据26-27
• 2.4.2 次声信号数据27-28
• 2.5 小结28-29
• 第三章 红砂岩次声信号波形特征分析29-53
• 3.1 本底信号分析29-35
• 3.1.1 小波基函数30-32
• 3.1.2 小波基选取32-33
• 3.1.3 小波分解层数确定33-34
• 3.1.4 本底信号分析34-35
• 3.2 应力—次声时域信号特征35-42
• 3.2.1 次声时域信号特征35-36
• 3.2.2 部分岩样应力—次声时域特征36-42
• 3.3 应力—次声时频特征42-52
• 3.3.1 短时傅里叶变换（STFT）43-45
• 3.3.2 部分岩样应力—次声时频特征45-52
• 3.4 小结52-53
• 第四章 红砂岩次声信号特征参数分析53-64
• 4.1 应力—次声累计振铃计数特征53-58
• 4.1.1 门槛值的确定53-54
• 4.1.2 部分岩样应力—次声累计振铃计数特征54-58
• 4.2 应力—次声能率特征58-63
• 4.2.1 能率计算方法58-59
• 4.2.2 部分岩样应力—次声能率特征59-63
• 4.3 小结63-64
• 第五章 结论与展望64-66
• 5.1 结论64-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 攻读学位期间的研究成果70-71

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本文编号：528887