岩体稳定性的声发射监测研究

论文摘要

对大红山铜矿岩样进行了单轴压缩和劈裂实验,研究岩样在加载过程中的声发射特征。同时,对该矿2个盘区进行了采场顶板的声发射监测,探索岩体的破坏机理和预测破坏的方法。从室内单轴压缩和劈裂实验中得知,多数岩样于加载初期的声发射相当活跃,随着荷载的增加,声发射率有所下降；当加载达到极限应力的80%-90%时,声发射活动剧烈,事件率和能率等参数数值猛烈增大,并在岩样破坏时声发射参数值达到最大。现场声发射监测数据发现,在监测开始后的4个多月中,660中段50Ⅱ盘区声发射活动一直相对平静；3月6日至4月上旬声发射活动表现得极为活跃。现场观察发现,该盘区顶板西侧岩体已发生冒落,并于3月底垮通至上中段巷道。由此推断岩体稳定性状态与声发射参数密切相关。声发射率和能率等参数值前后变化不太明显的盘区顶板相对稳定；声发射能率突然增大,是前期的数十倍甚至上百倍,且持续时间长,具有这种声发射参数值变化特征的盘区顶板稳定性相对较差。现场声发射监测信号的波谱分析发现,随着监测时间的推进,声发射信号主频有增大-降低-增大-降低（岩体局部冒落破坏）的变化过程。主频第二次降低后岩体有冒落的现象发生,且在岩体发生冒落期间接收到较多幅值较大以致削顶失真的声发射信号。通过声发射监测可以推测岩体冒落发生的情况。声发射活动从平静到剧增且维持较长时间的变化,大量大幅值削顶失真声发射信号的长期出现,和声发射信号主频的第二次降低可视为岩体失稳的前兆信息。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 岩体稳定性声发射监测技术研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 存在的问题
• 1.4 研究内容及研究意义
• 第二章 声发射技术应用基本知识
• 2.1 声发射简介
• 2.2 声发射监测技术
• 2.3 声发射监测仪器
• 2.4 声发射信号信号处理技术
• 2.4.1 参数分析法
• 2.4.2 波形分析法
• 2.4.3 频谱分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 岩石破坏过程中声发射特性的室内实验研究
• 3.1 实验设备
• 3.2 岩石试样制备
• 3.3 实验内容
• 3.3.1 岩石单轴压缩破坏过程的声发射特性
• 3.3.2 岩石劈裂破坏过程的声发射特性
• 3.3.3 岩石单轴压缩和劈裂破坏过程声发射特性的比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 大红山岩体稳定性监测
• 4.1 地质概况
• 4.2 监测盘区简介
• 4.2.1 485中段52-54盘区
• 4.2.2 660中段50Ⅱ盘区
• 4.3 监测点布置和仪器埋设
• 4.3.1 485中段52-54盘区
• 4.3.2 660中段50Ⅱ盘区
• 4.4 现场监测数据分析
• 4.4.1 声发射数据的采集与传输
• 4.4.2 485中段52-54盘区
• 4.4.3 660中段50Ⅱ盘区
• 4.5 声发射信号的波谱分析
• 4.5.1 485中段52-54盘区
• 4.5.2 660中段50Ⅱ盘区
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 （攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目）