不同加載路徑下巖石破壞次聲信號特征研究.pdf

1、巖石失穩(wěn)破壞過程是一種能量不斷累積到一定程度而后突然釋放的過程，是一種累積效應。因此開展監(jiān)測巖體在能量累積過程中伴隨的物理現象并究其特征，獲取巖體失穩(wěn)過程中起到破壞前兆特征作用的信息，是進行巖體失穩(wěn)可監(jiān)測預警的研究方向。研究表明次聲信號具有傳播距離遠、能量衰減小的特點，克服周圍環(huán)境次聲噪音干擾，通過研究巖石加載過程中低頻聲發(fā)射信號特征，建立次聲信號與巖體失穩(wěn)之間關聯性，可獲得巖石失穩(wěn)破壞重要的前兆信息。
　　本文以室內試驗為基礎，

2、進行了單軸壓縮試驗、成45°斜剪試驗、巴西劈裂試驗以及單軸循環(huán)加卸載試驗四種試驗，在進行各種巖石力學試驗的同時進行次聲信號采集。對采集的次聲信號進行小波分解與重構，獲得頻率為0~16 Hz的次聲時域信號，通過對次聲時域信號特征分析以及波形特性分析，得到以下主要結論：
　?。?）通過單軸壓縮試驗與斜剪試驗結果分析發(fā)現巖石在變剪切破壞形式下中能產生突出次聲波信號，且在最終巖石試件在應力峰值點次聲信號強度達到最大。
　?。?）劈裂

3、破壞過程中次聲信號與實驗室本底信號區(qū)別不大，次聲信號不明顯，劈裂試驗次聲現象不明顯存在2種可能：1、劈裂時產生的次聲信號強度較小于實驗室環(huán)境噪聲次聲信號強度；2、劈裂試驗破壞時大部分聲信號為高頻信號，數據處理時已經過濾掉而次聲信號過少。
　?。?）試驗過程中次聲傳感器與加載巖石試樣間隔了約2.5 m的空間直線距離，明顯區(qū)別于聲發(fā)射監(jiān)測需要傳感器與巖石試樣緊密耦合的方式，說明巖石變形破壞產生的次聲波信號能通過一定距離空氣傳播，不用通

4、過傳感器直接接觸巖體而能進行巖體穩(wěn)定性監(jiān)測，這使得次聲波的現場監(jiān)測更加方便。
　?。?）通過對巖石單軸循環(huán)加卸載試驗各級加卸載次聲信號事件累計振鈴數統計可以看出，在第五級加卸載階段（約為應力峰值80%~90%左右區(qū)段）次聲信號事件累計振鈴計數在卸載階段明顯多于該級加載階段，出現異常。
　　（5）巖石在加載破壞過程中產生的次聲信號主要頻帶能量分布在1~4 Hz，在應力初始階段1~4 Hz頻帶能量占比達50%左右，隨著加載應力的