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单轴压缩下粗砂岩临界破坏的多频段声发射耦合判据和前兆识别特征
  • ISSN号:1000-4548
  • 期刊名称:《岩土工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TU45[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083, [2]内蒙古伊泰广联煤化有限责任公司,内蒙古鄂尔多斯017000, [3]中冶建筑研究总院有限公司,北京100088
  • 相关基金:国家重点研发计划项目(2016YFC0600801); 国家自然科学基金重点项目(51534002);国家自然科学基金项目(51174015) 致谢:感谢孙利辉博士、蒋华博士、陈波硕士、高宇博士对本文试验的帮助!
中文摘要:

为寻求岩石临界破坏判据和前兆特征,在粗砂岩单轴压缩声发射(AE)试验的基础上,研究了岩石破坏过程中AE信号频段占比随应力变化特征,重点分析高、低两个特征频段占比随应力变化规律,同时对两个特征频段中不同应力水平下AE幅值关联维数进行计算与分析,并建立了基于频段占比与应力间关系的多频段AE信号主频识别判据模型。研究表明:AE信号频段占比的分布特征能较好地诠释岩石破坏所经历的主要过程;岩石破坏过程中,较低频段AE信号(31.25~46.875 k Hz)占比先减小后增大,较高频段AE信号(140.625~156.25 k Hz)占比先增大后减小。在临界破坏状态下,高、低两个特征频段占比分别出现最大值和最小值,且二者中AE幅值关联维数都下降到最低。通过对特征频段占比与应力之间的耦合分析,利用特征频段占比、AE幅值关联维数的变化可更准确地对岩石临界破坏前兆进行判别和预测。

英文摘要:

In order to obtain the criteria and precursor characteristics of critical rock fracture, laboratory experiments on the characteristics of acoustic emission(AE) of gritstone specimens under uniaxial compression are carried out. The relationships between proportions of AE frequency bands and stresses in the process of rock failure are analyzed. The variation characteristics of proportions of two characteristic frequency bands with stresses are analyzed especially. The relevant fractal dimensions of AE amplitude at different stress levels are calculated and analyzed in the two frequency bands. A multi-band AE dominant frequency recognition criterion model is established based on the quantitative relationships between proportions of frequency bands and stresses. The results indicate that the distribution characteristics of the proportions of frequency bands can reflect the main failure stages of rock. In the process failure of rock, the proportions of AE lower frequency band signals(31.25~46.875 k Hz) decrease firstly and then increase, and the proportions of AE higher frequency band signals(140.625~156.25 k Hz) increase firstly and then decrease. The minimum value and the maximum value appear in the critical state of rupture in the lower and higher frequency bands. And the minimum values of the relevant fractal dimensions of AE amplitude appear in the critical state of rupture in the two frequency bands. Based on the coupling analysis of proportions of characteristic frequency bands and stresses, the accuracy for estimating and predicting the critical state of rock can be improved by using the variations of the proportions of characteristic frequency bands and the relevant fractal dimensions of AE amplitude.

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期刊信息
  • 《岩土工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科协
  • 主办单位:中国水利学会 中国土木工程学会 中国力学学会 中国建筑学会 中国水力发电工程学会 中国振动工程学会
  • 主编:蔡正银
  • 地址:南京虎踞关34号
  • 邮编:210024
  • 邮箱:ge@nhri.cn
  • 电话:025-85829553 85829534
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-4548
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1124/TU
  • 邮发代号:28-62
  • 获奖情况:
  • 中国科协二等奖,江苏省首届优秀期刊奖,连续三次被评为核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54826