煤岩破裂过程声发射时-频信号特征与演化机制

论文摘要

掌握声发射信号时-频域特征及其与煤岩力学性质间的本质联系是利用该方法预测、预警煤岩失稳的基础。以具有不同夹矸和原始裂隙煤岩压缩破坏声发射监测试验为基础,引入小波变换方法,结合数字信号分析、岩石力学等相关理论深入分析煤岩破坏过程声发射时-频信号演化规律,构建了裂纹扩展释放弹性能引起应力波的振幅、频率力学表达。结果表明:受所含弱夹矸或裂隙增加影响煤岩强度、弹性模量降低,峰后软化特征明显,声发射存在由低幅振荡向高幅脉冲转化的信号激增点,强度越高,能量信号幅值显著提高、累积总能量越多,波形幅值增加,信号波形两相邻波峰间隔时间增长,夹杂的小幅振荡波越少;db5和sym2小波基函数分别与激增点、峰值点时域波形相似度最高,更适用于煤岩声发射信号研究;试验所用煤岩声发射信号主频带为0～70 kHz,煤岩强度越低信号频率分布越宽泛,随所受应力升高信号频带分布范围逐渐向主频移动。弹性模量和裂纹扩展速率共同确定了应力波振幅的变化范围,裂纹尺寸决定了振幅和频率的变化趋势,裂纹扩展速率是决定应力波频率的关键参量,进而3个参量共同影响声发射信号时-频特征。试验结果建立了裂纹表征参量与声发射信号频率、幅值的定性描述,为提高声发射信号监测准确性提供了理论基础,开展该理论的定量化应用是后续研究工作的重点。

论文目录

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 丁鑫,肖晓春,吕祥锋,赵同彬,尹延春,宋义敏,杨小彬,潘一山

关键词: 声发射,煤岩破坏,小波时频变换,裂纹扩展,应力波

来源: 煤炭学报 2019年10期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程

单位: 辽宁工程技术大学力学与工程学院,北京科技大学土木与资源工程学院,山东科技大学矿业与安全工程学院,北方工业大学土木工程学院,中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院,辽宁大学环境学院

基金: 国家重点研发计划资助项目(2017YFC0804208),国家自然科学基金资助项目(51774164,51774048)

分类号: TD315

DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2018.1439

页码: 2999-3011

总页数: 13

文件大小: 1539K

下载量: 339

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