單軸壓縮條件下巖石及充填體聲發(fā)射特性對比分析.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,分別對制備的砂巖、千枚巖、尾砂膠結充填體及廢石膠結充填體試件進行單軸壓縮條件下的聲發(fā)射試驗,獲取了試件破壞全過程中的力學參數和聲發(fā)射參數,并記錄了波形數據。分別計算了砂巖、千枚巖、尾砂膠結充填體及廢石膠結充填體的聲發(fā)射b值,并結合累計振鈴計數和聲發(fā)射事件率曲線分析了破壞過程中的變化特點。以峰值應力比為橋梁,對比分析了不同應力水平下的聲發(fā)射b值變化趨勢。論證了砂巖、千枚巖、尾砂膠結充填體及

2、廢石膠結充填體的各聲發(fā)射參數均具有分形特征,并確定了計算各聲發(fā)射參數分形維數時相空間維數m的取值,同時對不同應力水平下的各聲發(fā)射參數的分形維數D值的變化情況進行了研究,然后以峰值應力比為橋梁,對比分析了各聲發(fā)射參數的分形維數D值變化趨勢,同時對預測砂巖、千枚巖、尾砂膠結充填體及廢石膠結充填體破壞時聲發(fā)射參數的選擇進行了優(yōu)化。提取了砂巖、千枚巖、尾砂膠結充填體及廢石膠結充填體破壞時聲發(fā)射信號,對每個聲發(fā)射信號進行EMD分解,并從相關系數、

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

4、平靜期”。
　　(3)砂巖、千枚巖、尾砂膠結充填體及廢石膠結充填體的各聲發(fā)射參數均具有分形特征。
　　(4)綜合各聲發(fā)射參數的分形維數變化情況,砂巖依次優(yōu)先采用能量分形維數、幅度分形維數、振鈴計數分形維數預測試件的破壞;千枚巖、尾砂膠結充填體、廢石膠結充填體均依次優(yōu)先選擇能量分形維數、振鈴計數分形維數和幅度分形維數預測試件的破壞。
　　(5)砂巖、千枚巖、尾砂膠結充填體和廢石膠結充填體的破壞時聲發(fā)射信號的能量分別主要集

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