本文關(guān)鍵詞：花崗巖試件巖爆過程的聲信號特征研究

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【摘要】：當(dāng)前,我國西部大型水利水電工程多以大型地下洞室群作為主要建筑物,深部地下洞室開挖過程中的巖爆地質(zhì)災(zāi)害問題日益突出。巖爆是高地應(yīng)力地區(qū)巖體開挖卸荷引起的動(dòng)力破壞現(xiàn)象,由于巖爆發(fā)生機(jī)制高度復(fù)雜,目前巖爆準(zhǔn)確預(yù)測仍然是深部巖體工程領(lǐng)域的世界性難題。巖爆的發(fā)生伴隨有不同頻率的聲波,巖爆聲波信號分析是巖爆預(yù)測的有效途徑之一,巖爆的聲波信號特征研究可為建立基于聲信號的巖爆預(yù)測方法提供科學(xué)依據(jù),具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。針對巖爆過程聲發(fā)射研究需深入推進(jìn)的問題以及巖爆聲音信號定量化研究尚處于空白地帶的問題,本文采用新型真三軸巖爆試驗(yàn)系統(tǒng),在室內(nèi)實(shí)現(xiàn)了花崗巖試件的巖爆過程模擬,對試驗(yàn)過程中的聲發(fā)射與聲音信號進(jìn)行全程監(jiān)測,通過巖爆過程的聲信號波形、分形與頻譜分析,獲得了花崗巖試件的巖爆過程的聲信號特征。主要結(jié)論如下：1、巖爆的聲發(fā)射撞擊數(shù)、絕對能量累積、波形參數(shù)以及聲音信號的波形變化特征均能夠反映巖爆所經(jīng)歷的主要破壞過程。臨近巖爆彈射破壞前,聲發(fā)射撞擊數(shù)存在一段“平靜期”,與之相對的聲音信號也存在一段波形“相對平靜期”。此外,該時(shí)段內(nèi)聲發(fā)射信號的上升時(shí)間與持續(xù)時(shí)間均達(dá)到最大值。2、巖爆過程的聲發(fā)射撞擊數(shù)、聲音信號幅值均具有時(shí)間分形特性,兩者的時(shí)間分形維數(shù)變化均能夠反映巖爆破壞的演化過程,且在巖爆發(fā)生前夕,各自的分形維數(shù)在增加至峰值后會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)下降至最低值。3、巖爆過程中的不同破壞模式具有不同的頻譜特征,在彈-塑性過渡階段、塑性階段、破壞階段等試件受力狀態(tài)階段,聲發(fā)射與聲音信號的頻譜變化規(guī)律基本一致,主頻值總體都是呈“高頻向低頻遷移”的演化趨勢,頻譜形狀經(jīng)歷“多峰-單峰”的交替變化過程。前在巖爆發(fā)生前夕,不論聲發(fā)射信號還是聲音信號,其頻率成分都十分復(fù)雜、包含多個(gè)優(yōu)勢頻率、頻譜形狀呈多峰形、主頻對應(yīng)幅值較低。4、巖爆過程中,無論是聲發(fā)射信號的特征參數(shù)、波形參數(shù)、頻譜,還是聲音信號的波形、頻譜,均具有顯著特征與內(nèi)在演化規(guī)律,巖爆過程的聲發(fā)射與聲音信號均可作為巖爆預(yù)測的有效前兆信息。綜合考量巖爆過程中的兩種聲信號特征,能夠更好的了解巖爆的演化過程,并對其進(jìn)行預(yù)警。
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TV223

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本文編號：1214827