矿井突水灾变过程电阻率约束反演成像实时监测模拟研究

为实现矿井突水灾变的实时监测与灾变前兆的预警,提出了突水灾变过程电阻率约束反演成像实时监测方法。首先,将表征网格电阻率变化范围的不等式约束施加到电阻率反演成像方程中,并设计了快速反演算法,有效地改善了反演的多解性与计算效率,据此建立了电阻率约束反演成像实时监测方法。同时,开展了隐伏断层底板突水约束反演成像实时监测的数值试验,利用灰度相关系数理论定量评价了突水过程中的电阻率反演图像主要响应特征:表现为反演图像中岩层断裂、突水通道形成等重要事件及图像灰度相关性系数的基本持续单调发展或信息突变。最后,将实时监测方法应用到矿井突水物理模拟试验中,实现了对裂隙萌生、扩展、岩层断裂等重要突水过程的较真实动态成像,提前813 s准确捕捉到灾变前兆信息,表明电阻率约束反演成像实时监测方法用于突水灾害监测与预警具有良好的可行性。

拉伸荷载作用下含预制裂纹平板试样表面特征量演化规律研究

为探究均匀性和非均匀性试样在拉伸荷载作用下,试样破坏前相关变量场演化特征,采用数字散斑相关方法,对比分析含双边预制裂纹的有机玻璃试样和砂浆试样在拉伸荷载作用下表面图像灰度相关性系数场和y方向应变场及其特征量的演化特征。结果表明:试样表面特征量与试样局部化在时间和空间都存在对应关系;图像灰度相关性系数场演化特征能反映试样变形局部化区域,其特征量演化特征能反映试样均匀变形阶段和非均匀变形阶段,在非均匀变形阶段,应变局部化"竞争"激烈,图像灰度相关性系数特征量随时间波动较大,整体上呈急剧增加趋势,可以作为含双边预制裂纹试样破坏前的征兆;y方向应变场演化特征反映了试样应变局部化区域和"竞争"位置以及裂纹起裂位置,其特征量演化特征与载荷随时间变化相关,试样的非均匀性造成特征量处于不断的波动状态,可以区分均匀性试样与非均匀性试样。