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岩石破裂失稳声发射监测频段信息识别研究
  • ISSN号:1000-4548
  • 期刊名称:《岩土工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TU454[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]华北理工大学矿业工程学院,河北唐山063009, [2]大连理工大学岩石破裂与失稳研究中心,辽宁大连116024, [3]东北大学测绘遥感与数字矿山研究所,辽宁沈阳110818
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(“973”计划)项目(2014CB047100);国家自然科学基金项目(51374088,51574102,51604117)
中文摘要:

首先对声发射信号进行分频处理,分析岩石损伤破裂演化过程中声发射信号频段分布规律。根据岩石断裂模式与声发射频率存在一定的对应关系,证明了岩石破裂监测中声发射前兆优势频段的存在,进一步构建前兆优势频段的计算方法,确定声发射监测岩石破裂的最优短临预报参数。通过开展花岗岩圆形隧洞模型水平卸荷试验,分析整个过程的声发射信号,寻找前兆优势频段,以此验证方法的可靠性。研究结果表明,水平方向卸荷瞬间,隧洞两壁发生劈裂破坏,频段(31.25~62 k Hz)的小波能量占比达73%以上。临近最终破裂,频段(7.8125~15.625 k Hz)变能系数ζCD6由前一刻的0.5突增到15,具有典型的灾变响应特征,可以确定该频段为声发射前兆优势频段。选择ζ′CD6作为宏观破裂的短临预报参数,再结合临近最终破裂前声发射主频在频段(90~105 k Hz)和(13~20 k Hz)所出现的响应突现规律,可以为预测花岗岩圆形隧洞模型的失稳破坏提供预警参量。

英文摘要:

The mathematical methods of FFT and wavelet transform are used to deal with the acoustic emission (AE) frequency information of rock fracture firstly. Combined with the spectral distribution of AE signal, the main response spectrum of this lithology in specific form of fracture is selected. The AE precursor advantage spectrum and its calculation method, the most suitable short-term and optimal impending prediction parameters should be optimized, which gives a new way to monitor the disasters of rock mass engineering. In order to prove the validity of this method, the circular tunnel model is used in horizontal unloading tests in laboratory. The results show that the model edge wall around the tunnel is fractured at the moment of horizontal unloading. The energy achieves 73% between 31.25 and 62 kHz, which reflects the properties of rock materials. When it is near the breakdown (TP=2425 s), the changing coefficient of ζCD6 becomes from 0.5 to 15, and it has characteristics of typical disaster response. (7.8125 - 15.625 kHz) is the precursor advantage spectrum, and ζ′CD6 can be used as the maoro rupture of short-term and impending prediction parameters combined with the sudden emergence in (90 - 105 kHz) and (13 - 20kHz) of AE main-frequency. The proposed method may provide new characteristic parameters for disasters monitoring and early warning in rock mass engineering.

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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