基于声发射波形能量谱的岩石裂隙演化研究

通过白砂岩预制裂纹样的三维声发射监测试验,采用声发射波形的空间能量分布确定岩石裂隙扩展方向,研究了单轴压缩下白砂岩的裂隙演化特征;运用短时傅里叶变换(STFT)获取各通道波形的能量谱,以能量最小通道到能量最大通道的方向表示微裂隙方向,以能量大小表征裂隙长度,得到微裂隙声发射矢量。研究表明:白砂岩的裂隙扩展以平行于主应力方向和理论共轭剪切面方向为主,在初始压密段和弹性段,以某一方向裂隙为主导;从裂隙变形段开始,3个方向上的裂隙占比开始逐渐趋同,在峰前软化段趋于30%;声发射矢量沿主破裂面集聚分布,且在峰前软化段形成贯穿岩样的剪切带,是较为可靠的岩石破坏临界前兆。

岩石加载声发射与地震过程的现象对比

1研究背景人类很早就对地震现象有所关注并进行研究,以期通过现象揭示地震孕育发生的规律,并依据可靠的前兆进行地震预测。从20世纪中期到现在,学术界对地震现象的认识经历了复杂而艰辛的演变,各种异常现象的地震相关性经过否定之否定而被确认,例如地震云、氡异常、电离层异常、地下水异常等。这些现象作为地震前兆引起广泛关注,但在实际运用时却存在一定问题,究其本质还是地震孕震机理不清造成的。