莱州花岗岩应变岩爆实验声发射频谱特征分析

深部岩爆的发生对应着岩石的猛烈破坏,同时产生弹性应力波,相应的就会有声发射现象发生。声发射频谱特征的变化能够反映岩爆发生的本质信息,因此开展此方面的研究有着重要的理论与应用价值。利用自主研发的深部岩爆过程模拟实验系统,进行了花岗岩循环加卸载条件下的岩爆声发射模拟实验。首先对花岗岩的应变岩爆实验过程进行划分,分析其声发射释能特征;其次,选取实验过程中的关键特征点声发射波形信息并对其进行傅里叶变换,观察各关键特征点的原始波形特征、二维频谱特征,寻求岩爆时刻的本征频谱;从其二维频谱功率谱图上,获取各个关键特征点的频谱响应特征和其对应的幅值特征,研究其频谱响应规律。研究结果表明:岩爆时刻区别于其他阶段最明显的特点就是声发射表现为连续型波形,低频高幅值特征。

传感器放置位置对花岗岩岩爆声发射频谱特征的影响

为了验证岩爆试验过程中声发射传感器安装位置对采集的声发射信号的影响,以期通过声发射信号的分析得到正确的岩爆信息,采集花岗岩试样,开展传感器直接安装在岩样上和安装在岩样夹持垫块上的真三轴卸载岩爆试验研究。基于应变岩爆试验加载路径,将应变岩爆试验过程分为3个典型阶段,从3个阶段中选取每例应变岩爆试验中声发射信号的6个典型关键区段进行分析。结果表明:岩样夹持垫块相当于一个高通滤波器,即传感器在夹持垫块上的声发射信号只有高频带信号,不能反映岩样的破坏阶段形成的低频振动信息;而传感器直接在岩样上的声发射信号同时具有高频与低频带的信息,能够全面反映岩样加载过程中微裂纹扩展、汇合直至宏观破坏的全频段信息;同时,垫块对声发射信号的辐值具有衰减作用,即降低了信噪比,有可能使得一些主辐值信息难以识别。