不同岩性及含水率的岩石声波传播规律试验研究

利用智能声波仪对红砂岩、大理岩和花岗岩试样在干燥及饱和条件下进行了声波纵波透射试验,研究声波在岩石中传播的速度特征,同时利用傅里叶变换及小波变换研究声波在岩石中传播的波形、波幅衰减规律、波谱特征。结果表明:(1)红砂岩、大理岩和花岗岩在饱和状态下的纵波波速比其在干燥状态下略高。(2)岩石纵波速度受到岩石的致密程度、孔隙度、密度及硬度的影响。(3)在同样的激发信号下,饱水的砂岩、大理岩、花岗岩岩样声波信号能量集中在低频部分较多,而干燥岩样声波信号能量集中在高频部分较多。(4)饱水的3种岩样声波信号能量衰减较快,尾波不发育;干燥的3种岩样声波信号能量衰减较慢,尾波较发育。(5)穿过岩石的声波信号的波速、波形的时域特征、频域特征及时-频域特征能在一定程度上反映出岩石内部的孔隙及微裂隙的发育情况和岩石含水情况等特征。

岩体爆破损伤声波测试信号频谱特征的小波(包)分析

岩体爆破损伤特性除了影响声波速度外,同时造成声波能量衰减和频谱特征的变化。为弥补单纯声波速度分析的不足,更好地利用岩体声波信号携带的丰富信息,在某地下工程围岩中开展10次小药量模拟爆破岩体损伤声波测试研究。针对傅立叶分析的缺陷,运用小波(包)变换方法,对声波测试信号的频谱特征进行分解分析。研究结果表明:(1)经小波(包)变换得到的爆破前后岩体声波频谱特征变化规律非常明显;(2)2–4,2–5和2–6尺度下小波分量的幅值和功率谱密度远大于其他尺度下的小波分量的幅值和功率谱密度,对岩体爆破损伤的敏感性较好;(3)岩体爆破损伤作用导致声波测试信号的能量集中区和最大能量分布百分比对应的频段(频率)向低频方向偏移。研究成果对于揭示岩体爆破损伤与声波测试信号频谱特征之间的内在联系具有一定的指导意义。

断铅试验声发射信号处理与损伤源定位研究

以断铅试验为例模拟材料的断裂损伤事件,进行声发射特征参数和损伤源定位的试验研究,采用小波变换对声发射信号进行分解和重构。结果表明:声发射计数、能量和有效值对断铅具有较高的检测灵敏度;仅依据声发射幅值并不能判断铅芯断裂释放的声发射信号能量的高低。采用4层小波变换将断铅声发射信号分解到不同的频率段并进行重构,将高频接触摩擦信号和低频噪音信号滤除,能准确提取铅芯断裂特征信息。通过布置多个传感器对断铅位置进行定位的方法完全可行,时差线定位偏差不超过10 mm。

小波变换理论及其在岩石声学特性研究中的应用

应用小波变换理论将岩石声波信号分解成不同频带通道的小波分量，然后对各频带信号进行分析，提出了对应力敏感的加权波谱参数；通过对岩石在单轴受荷条件下和劈裂过程中的声波数据的处理，表明加权波谱参数随应力的变化具有极强的规律性。

基于小波变换的岩芯卸荷扰动声学反应分析

现行国家规范将岩体与岩块的纵波速度比的平方定义为岩体的完整性,这是由于通常情况下原位岩体的纵波波速低于其中岩块的波速,岩体越破碎,波速低得越多。通过对南京地铁工程围岩声波测井及岩芯声波测量发现,用通常手段得到的一部分岩体的测井波速反而大于岩芯波速,分析其原因主要是岩芯受卸荷及钻取扰动影响造成的。为更好地对岩芯卸荷扰动的声学反应进行分析,基于小波变换方法,将岩芯声波信号分解成不同频带通道的小波分量,进而对其进行时频分析,得到的各频带分量及其加权频谱参数与岩芯卸荷扰动敏感程度具有良好的相关性,表明该方法在分析岩芯卸荷扰动问题上具有优越性。

裂隙岩体声波响应特征与岩体质量关系

为研究裂隙对岩土体声波参数的影响,运用声波探测技术对裂隙发育程度不同的岩样进行试验,采用小波分析及频谱分析处理声波数据资料,获得声波探测的各种影响因素,建立声波与岩体介质的参数关系,并对岩样裂隙位置和数量做出定性分析。分析试验结果表明,岩样裂隙数量越多,岩样波速越小、质量越差、声幅参数越小,衰减系数越大。由此得出结论,可根据该特征推测裂隙岩体的裂隙位置和发育程度,进而对岩体工程质量进行评价,从而指导岩体质量检测与评价工作的开展。

岩石声发射测量地应力信号处理技术研究

针对目前岩石声发射信号处理存在的问题,在对岩石声发射技术和信号处理技术归纳的基础上,对比了目前各种信号处理的方法,指出了小波分析理论满足岩石声发射信号处理的要求;接着,利用频谱分析等找出岩石声发射信号的频率范围;进而,通过分析研究得到合适的小波基、阈值形式;最后,对信号进行分解、去噪、重构和压缩.经理论分析和实例结果说明,借助Matlab软件,应用小波分析和小波包分析理论,可有效进行岩石声发射信号分析和处理.

双曲调频信号的级联原子库参数估计

为降低水下通信中出现的多径和多普勒效应,提高水下目标探测精度,采用双曲调频信号作为探测信号,利用双曲调频信号(hyperbolic modulation frequency,HFM)时频变化具有双曲线的特征,通过建立HFM信号时间-尺度级联原子库模型,在原子库中寻找最优解,进而对HFM信号的两个频率变化因子进行估计。计算机仿真和水池实验的结果均证明,相较于现在常用的小波-拉东变换(wavelet-Radon)估计方法,本方法的均方根误差小于1%,因此在水下目标探测中有较大的应用价值。

工程爆破振动信号分析中的小波方法

应用小波富里叶综合分析方法对爆破振动信号进行时频域分析， 从爆破振动测试信号中分离出真实的振动信号， 并对爆破振动信号的频率特征进行精细地分析．

巷道掘进过程煤岩破裂微震信号多参量监测研究

为揭示深部矿井巷道掘进过程煤岩动力现象发生“前-中-后”的矿震显现规律,以潞安五阳煤矿巷道掘进为研究背景,利用ESG微震监测技术,对作业过程煤岩扰动及地应力变化引起的微震事件进行实时监测,并通过快速傅里叶变换(FFT)、小波包变换、S变换对作业过程中微震信号的时序、频谱和能量进行分析,构建微震多参量监测模型,得出如下结论:(1)监测期间发生微震事件的日累计频次及日累计频次变化率具有先上升后下降的趋势,主震发生当日出现日累计频次及变化率极大值;(2)一般事件、前兆事件和后震事件的微震信号振幅和能量均低于主震事件,但持续时间为主震信号的2~4倍,主震事件发生时,微震事件振幅达到峰值,信号频域向低频段移动;(3) 4类微震事件小波包能量整体呈现下降的趋势,第1频带和第16频带分别对应为极大值和极小值点,小波包频带能量以1~3频带为主,主震信号16频带能量所占百分比仍处于较高点,说明主震事件后期仍残存微震能量,工作面并不会马上进入安全期;(4)提出了微震多参量分析方法,构建了以时序S、时域T、频域F和小波包频带能量E为参数的4×4微震多参量监测模型,提高微震监测的准确性和可靠度.研究结果可为矿井煤岩动力灾害事故的预测和预警提供技术支持,为该类型矿井提前感知微震活动,及时响应预防措施提供理论依据.