石灰岩声发射频谱特性演化及破裂阶段识别

为获得石灰岩受压破裂阶段声发射识别信息,开展石灰岩单轴压缩声发射试验,获得加载全过程的声发射特征参数及其波形信息。首先结合石灰岩应力与累积能量走势的特征选取5个岩石加载破坏过程中的关键点,通过频谱分析与小波包分析,找到石灰岩声发射频谱特征变化规律,获得适合的破裂阶段识别信息;其次利用小波包分解所提取的频带能量占比训练BP神经网络,为岩石破裂阶段预警提供双重保证。研究结果表明:主频值整体呈现先上升后下降的趋势,频谱宽度变化为200 kHz^300 kHz^200 kHz,频率由单一低频转化为低高频并存后又恢复单一低频;低频高幅为频谱特征的一种主要形态存在;小波包分解将信号频率分为8个频段,可将1、2低频段之和小于30%的信号作为特征点进行岩石破裂预测;以该特征点为界将石灰岩声发射信号划分为两类,训练后的BP神经网络能够实现这两类信号的快速准确识别与分类,对于预测岩石破裂阶段有一定价值。

数据趋势融合分析方法在岩石破裂判识与预警中的应用

准确判识岩石破裂对保障矿山安全生产具有重要意义。为此,提出了一种双元数据趋势融合分析方法,以单一趋势指标Ti、融合趋势指标C_Ti和趋势变化率R组合判别岩石破裂阶段。针对应力、位移和声发射3种岩石破坏的伴生信息,构建了象限坐标双元数据趋势融合预警模式,实现了岩石破裂等级的准确判识与预警,并分别采用室内试验数据和现场监测数据进行了验证。研究表明:双元数据趋势融合分析方法可以准确判识室内试验不同岩性岩石的破裂阶段;将该方法应用于现场监测数据分析,其预警结果在象限坐标中的分布具有明显特征,预警危险信号位于第四象限;现场验证该方法的预警结果与实际地压活动情况高度吻合。

2021年玛多M_(W)7.4地震震中区地表破裂的精细填图及阶区内的分布式破裂讨论

同震地表破裂形态的精细刻画可为理解断裂带复杂几何结构、动态破裂过程与破裂机理提供重要信息。2021年5月22日,青藏高原内部青海省果洛藏族自治州玛多县发生了M_(W)7.4地震,这是自2008年汶川M_(S)8.0地震后中国大陆地区发生的震级最大的一次地震。此次地震的同震地表破裂突破了沿线多个阶区、弯折等几何不连续结构,形成了长约158km的同震地表破裂带和多样化的断裂几何形态,其中以震中区段落的地震地表破裂形态最为特殊和复杂。有助于全面认识震中区段落的地震地表破裂形态并深入理解其形成机理,文中基于分辨率约为3cm的航空影像数据,结合野外实地调查资料,完成了本区域地表破裂的精细填图。对地表破裂的类型、分布、几何结构和走向等进行的综合分析表明,震中区的地震地表破裂受阶区几何结构的影响而呈现分布式破裂的特点。并且,震中附近的强震动效应和地震断裂初始发育阶段的影响,进一步造成了该段落分布式地震地表破裂的形态。文中高清再现了震中区的阶区及其附近段落的地震地表破裂特点,对走滑断裂带的分布式同震地表破裂有了更进一步的了解。

石英岩加卸载声发射特性研究

为了研究岩体在掘进过程中其内部破损的过程,采用TYP-500型三轴压缩试验机和PCI-2声发射系统对灵宝金矿石英岩进行单轴和三轴压缩声发射试验,以分析岩石破坏过程中的声发射特征。试验结果表明:在声发射试验过程中,石英岩的振铃计数与能量释放近似成正比例关系;当岩样发生破裂时,主破裂之前能量提高,表明岩样内部裂隙裂纹增多,释放大量能量,岩体承载力迅速下降;单轴压缩下声发射信号峰值和应力峰值基本同时发生,而三轴压缩下声发射信号峰值滞后于岩样应力峰值,因此认为,主破裂前围压加强了岩样的峰后承载能力,主破裂后单轴压缩下的岩体较三轴压缩条件下相对稳定。