基于声发射时频特征的岩石破裂前兆识别方法

作者：胡英; 肖瑶; 刘汉香; 李蕊; 朱星

来源：科学技术与工程, 2022, 22(34): 15259-15268.

• 白云岩
• 多级循环加载
• 主主频
• 三维短时傅里叶变换
• 破裂前兆信息

为得到岩石破裂的有效前兆信息，通过时频分析方法研究了白云岩破裂的声发射波形信号。对取样于2008年汶川地震引起的东河口滑坡源区的白云岩样品开展三轴多级循环加载试验，分析其力学及声发射特性，并从声发射波形时频特征分析岩石破裂前兆信息。在声发射波形参数(主频)的基础上提出一个新的特征参数：主主频(即最大主频),对13个主主频关键点进行傅里叶变换(FT)和三维短时傅里叶变换(3D-STFT),分析其时频演化特征，以期得到岩石破裂有效的前兆信息。研究结果表明：声发射事件率、累积振铃计数和能量均反映白云岩试样受力破裂过程的动态演化规律；白云岩试样的主频呈带状演化，破裂前兆表现为高频区间向低频、中频区间转移，累积主频曲线的斜率在891 s处达到峰值，可作为岩样破裂的前兆信息之一；在6次循环加、卸载中，主主频呈现高频率值与低频率值交替出现的规律，将主主频突降的第11个点(784 s)作为预警前兆之一，相比主频预警点(891 s)提前了107 s。对比分析可知主主频能获取更为细节的岩石破裂前兆信息，从而为岩石破裂预警提供科学依据和理论基础。

• 单位
  土木工程学院; 成都理工大学; 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室