【摘要】：材料內(nèi)部在應(yīng)力作用下發(fā)生變性,裂紋擴(kuò)展,彈性能釋放是結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞的重要機(jī)制,在彈性能積累到一定程度被瞬時釋放的,形成視覺上的材料破壞。因此對此過程產(chǎn)生的聲發(fā)射信號進(jìn)行特征參數(shù)的提取分析,在能量的角度研究不同含水狀態(tài)花崗巖的破裂失穩(wěn)過程尤為重要。然而聲發(fā)射信號是典型的非平穩(wěn)信號,使得傳統(tǒng)的信號處理技術(shù)難以對巖石破裂聲發(fā)射信號進(jìn)行全面系統(tǒng)地解析,因此,對非平穩(wěn)信號的行之有效的分析方法眾多專家學(xué)者爭相研究的課題。通過對不同含水狀態(tài)花崗巖試件進(jìn)行室內(nèi)雙軸加載試驗(yàn),收集其破壞過程的聲發(fā)射信號。首先,收集的聲發(fā)射信號本身含有噪聲,通過小波包系數(shù)置零去噪方法與傳統(tǒng)的閾值去噪相對比發(fā)現(xiàn)前者的去噪方式更適合巖石破裂的聲發(fā)射信號。其次,利用全相位頻譜分析算法對不同含水狀態(tài)的聲發(fā)射信號進(jìn)行不同類相位譜的分析,發(fā)現(xiàn)不同含水狀態(tài)的花崗巖每階段大能量點(diǎn)之前的線性相位占比情況均小于大能量點(diǎn)之后的線性相位占比情況,自然狀態(tài)的花崗巖的破裂比干燥與含水狀態(tài)的破裂更加集中,并找到快速識別相位類型算法。再次,基于小波包分解與重構(gòu)算法對聲發(fā)射信號進(jìn)行優(yōu)勢頻段的選取,三種不同含水狀態(tài)的花崗巖的優(yōu)勢頻段均在0~62.5k Hz,且隨著含水量的增加增長幅度有所下降。最后,對聲發(fā)射信號進(jìn)行時頻域的分析,在時頻分析當(dāng)中可以更加直觀的觀察出在巖石破裂的各個時期的能量在時間與頻率方面的分布情況,偽Wigner-Ville分布的提出,使得分辨率提高了,主要破裂發(fā)生在花崗巖的第三與第四階段,在各個階段中在基準(zhǔn)點(diǎn)之前的WignerVille分布比基準(zhǔn)點(diǎn)之后的Wigner-Ville分布的能量分布范圍大,且大能量聚集區(qū)域更明顯,在不同含水花崗巖中同樣基準(zhǔn)點(diǎn)之前的大能量分布頻率范圍小于基準(zhǔn)點(diǎn)之后的頻率范圍,但是能量峰值大于基準(zhǔn)點(diǎn)之后的,三種不同含水狀態(tài)的花崗巖其能量分布隨著含水量的增加,聚集程度減小。雖然實(shí)驗(yàn)室條件進(jìn)行下的試驗(yàn)與工程的巖體變化有所不同,但是萬變不離其宗,對巖石破裂失穩(wěn)的監(jiān)測與預(yù)警具有十分重要的意義。
【學(xué)位授予單位】：華北理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU45
【圖文】：

聲發(fā)射信號來源圖

圖 11 加載路徑曲線圖Fig.11 Load path graph 11 可以看出，在初始加載階段，軸向應(yīng)力與水平應(yīng)力逐漸增大入保載階段，軸向應(yīng)力在一段保載階段之后進(jìn)入二次加載時期

然后水平方向進(jìn)入保載階段，軸向應(yīng)力在一段保載階段之后進(jìn)入二次加載時期。結(jié)合圖12 發(fā)現(xiàn)，巖石破裂主要是發(fā)生在二次加載時期，在二次加載時期將花崗巖破裂分為四個時期。1）平靜期：在二次加載初期巖石內(nèi)沒有任何現(xiàn)象，巖石試件并沒有產(chǎn)生明顯破裂，此時的聲發(fā)射信號由試件本身的微小孔隙、裂隙等被壓密所致；此階段的沒有連續(xù)較大能量釋放，此階段是巖石破裂的平靜期。2）小顆粒彈射期：經(jīng)過一段時間的加載，水平應(yīng)力、軸向應(yīng)力增加，花崗巖內(nèi)壁的應(yīng)力集中區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)破裂，但在現(xiàn)場的隧洞工程中，這一現(xiàn)象不易觀測到，

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2792717