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基于红外辐射时空演化的巷道岩爆实时预警方法实验研究被引量：12: 2018年; 开展花岗岩巷道岩爆模拟实验,利用红外热像仪监测巷道岩爆全过程。分析岩爆过程中红外热像空间演化过程,引入统计学中方差理论,定量刻画岩爆过程温度场的时序演化特征。在此基础上,采用有限差分法,实时获取红外热像温度场分异速率,应用区间估计理论提取岩爆预警特征信号,建立岩爆实时预警方法。研究结果表明,岩爆过程和红外辐射时空演化存在对应关系:岩爆孕育阶段,红外温度场全局低温,无分异现象;颗粒弹射期,温度场开始出现高温集中,高、低温区域点状交替分布,温度场开始出现分异;片状剥离伴随颗粒混合弹射期,片状高温区域出现,随后高温区域短暂降温、扩散,分异程度急速上升后短暂下降;岩爆发生时,温度场内高温区域消失,分异程度骤降。基于温度场时序演化特征的量化研究,采用有限差分法实时获取温度场分异速率,将温度场稳定分异阶段分异速率数学期望置信度为0.99的置信区间上、下限设定为阈值,进行岩爆预警特征信号提取,将岩爆预警特征信号的第1次出现作为预警系统触发信号,建立基于红外时空演化的实时预警方法,为矿山灾害预警系统的建立提供理论指导。; 张艳博张艳博姚旭龙杨震田宝柱姚旭龙; 关键词：岩爆红外辐射

基于声发射信号主频的巷道岩爆碎屑破坏特征试验研究: 对不同加载速率条件下岩爆试验监测到的声发射波形数据进行频谱分析，提取岩爆声发射信号主频，分析岩爆过程声发射信号主频演化规律。从岩爆声发射信号主频的角度，探讨岩爆碎屑破碎特征，提出了基于声发射信号主频的巷道岩爆碎屑破碎程度...; 田宝柱刘善军张艳博梁鹏姚旭龙孙林; 关键词：声发射主频碎屑

花岗岩灾变声发射信号多参量耦合分析及主破裂前兆特征试验研究被引量：32: 2016年; 通过开展花岗岩单轴压缩声发射试验,提取花岗岩破裂过程声发射信号的能量、主频和主频幅值,分析花岗岩破裂过程中3种耦合关系:破裂尺度和能量、能量和主频幅值、能量和主频的关系。以能量为媒介,探讨破裂尺度和声发射信号特征(能量、幅值和主频)之间的对应关系,研究花岗岩破裂过程中不同破裂尺度对应声发射信号的演化规律,探索岩石破裂的声发射前兆规律。研究结果表明:花岗岩破裂过程中存在4种模式声发射信号:低频高幅值、低频低幅值、中频低幅值和高频低幅值。花岗岩破裂过程中大尺度破裂声发射表现为低主频、高幅值和高能量的特征,对应低频高幅值声发射信号;小尺度破裂表现为低幅值和低能量,低、中和高主频共存的声发射特征,对应低频低幅值、中频低幅值和高频低幅值3种模式声发射信号。中、高频低幅值和低频高幅值3种模式声发射信号,适合作为花岗岩破裂预测的主要信号源,前兆特征表现为:中、高频低幅值信号逐渐消失,低频高幅值信号出现,即出现中、高频低幅值信号平静,而低频高幅值信号不平静的现象。高频低幅值和低频高幅值信号的前兆响应系数为0.2,中频低幅值信号前兆响应系数为0.14,相比中频低幅值信号,高频低幅值和低频高幅值信号的前兆响应时间早,前兆响应能力较强。; 张艳博梁鹏田宝柱姚旭龙孙林刘祥鑫; 关键词：岩石力学主频前兆特征

基于HHT的粉砂岩破裂声发射信号频率特性研究被引量：10: 2016年; 通过对粉砂岩进行单轴加载声发射实验,基于HHT分析方法,研究岩石破裂过程的声发射信号频率特性。研究结果表明：HHT是一种基于主成分分析的信号时频分析方法,可以确定信号的主次成分,用瞬时频率来精确描述信号的时频特性;粉砂岩破裂过程中声发射信号的时频分布有3个阶段,即初始区、波动区、沉寂区;粉砂岩破裂过程中声发射信号的主频与所处的应力水平有关,在岩石破裂前,随着应力水平的提高,主频逐渐降低;粉砂岩破裂过程中,从裂纹稳定扩展到不稳定扩展,直到岩石破裂,高能量声发射信号由高频率向低频率转移,且持续的时间增加;粉砂岩破裂过程中声发射信号适宜监测频段为20-120 k Hz。; 张艳博梁鹏孙林刘祥鑫; 关键词：粉砂岩单轴压缩声发射 HHT

高温后大理岩各向异性响应特征研究被引量：1: 2017年; 通过对含层理大理岩开展经历不同温度后的纵波波速测试试验,分析高温作用后大理岩纵波波速的变化规律,在此基础上探讨各向异性指数(平行与垂直层理方向波速比值)的变化趋势,研究温度对大理岩各向异性的影响规律。研究结果表明:经历高温后大理岩纵波波速下降,而且随经历温度的升高,大理岩纵波波速持续降低;大理岩纵波波速存在层理效应,主要表现为平行层理方向的波速大于垂直层理方向波速,各向异性指数为1.11~1.19;在30~200℃范围内,大理岩各向异性指数随温度呈现出两边低中间高的"倒U"形变化规律。研究成果在一定程度上反映了经历高温后岩石各向异性的变化,为预测和评估高温工程围岩的长期稳定性和安全性提供理论基础。; 梁鹏张艳博田宝柱姚旭龙孙林; 关键词：高温大理岩各向异性纵波波速

目标追踪算法在岩石表面变形测量中的实现与应用被引量：1: 2023年; 变形测量是岩石力学理论研究和工程实践的基础,数字图像相关算法在岩石变形测量中得到了广泛的应用,但在实际应用中存在位移云图边缘检测收敛性差、定量刻画参数少等问题。基于此,将目标追踪方法引入到岩石变形测量领域,提出基于目标追踪算法的岩石表面变形测量方法,该方法通过Harris角点检测,获取图像中关键特征点的位置,之后采用KLT算法计算出跟踪点在变形后图像中所对应的位置,从而确定岩石表面的全场位移。为验证算法的可靠性,开展室内岩石剪切试验,对比分析目标追踪算法和数字图像相关算法的试验结果。研究结果表明:目标追踪算法能够实现岩石表面的非接触位移测量,相比数字图像相关算法,精度和稳定性有一定提升。目标追踪算法解决了数字图像相关算法在岩石边缘处变形量计算不收敛、稳定性差等问题,真正实现了在可计算范围内全场位移量的拾取。提出利用信息熵来定量刻画岩石破坏过程变形场的演化特征,有助于更全面、更准确地分析岩石在各种复杂外载荷作用下的力学行为。所提出的一种新的岩石表面变形场测量方法,为可视化研究岩石表面变形演化规律及损伤特征提供有效的技术手段,同时也为岩土工程领域非接触变形测量提供一定借鉴。; 张艳博张艳博梁鹏姚旭龙梁鹏田宝柱; 关键词：岩石力学信息熵

水对粉砂岩渐进破裂过程影响实验研究被引量：1: 2017年; 通过对干燥、自然和饱水粉砂岩进行单轴压缩声发射实验,基于声发射方法确定岩石渐进破裂指标—损伤强度σcd,研究水对粉砂岩渐进破裂过程的影响规律。研究结果表明:粉砂岩的单轴抗压强度和弹性模量随含水率的增加而减小,两者与含水率的关系可以用指数函数进行拟合,相关度在0.8左右,残余强度随含水率的增加而增大;随着含水率的增加,粉砂岩破裂前声发射事件率密集的程度降低,破坏时的累计声发射事件数减少,水降低了岩石的破裂程度;粉砂岩破裂失稳前声发射活动的一个重要特点:累计声发射事件数ΣAE的增长模式符合Exponential函数,含水率增加,其增长的速率降低;水对粉砂岩渐进破裂过程的影响主要表现在含水后粉砂岩损伤强度与峰值强度的比值(σcd/σc)增加,粉砂岩裂纹开始不稳定扩展的应力水平提高,水可以加速粉砂岩从裂纹不稳定扩展到宏观失稳的过程。; 孙林梁鹏张艳博田宝柱; 关键词：粉砂岩声发射

不同加载速率下花岗岩巷道岩爆破坏特征研究被引量：4: 2017年; 采用双轴伺服实验机开展不同加载速率下花岗岩巷道岩爆模拟实验,分别采用红外热像技术和岩石颗粒筛分方法获取花岗岩巷道岩爆岩石碎屑温度和不同粒度等级岩屑质量,重点研究速率效应影响下巷道岩爆岩石碎屑温度变化特征和碎屑粒度-质量分布规律,揭示不同加载速率条件下的巷道岩爆破坏特征。研究结果表明:随着加载速率的增加,花岗岩巷道岩爆产生的岩石碎屑温度随之升高、质量随之增大,说明加载速率的增加促进了巷道围岩损伤破坏;随着加载速率增大,微粒岩屑质量占比保持不变,细粒岩屑和中粒岩屑质量占比随之减小,粗粒岩屑质量占比随之增大,说明加载速率增大,岩爆过程中用于切割岩块的能量占比减小,转化为其他形式的能量占比增大。; 孙林孙林田宝柱杨震李昆; 关键词：花岗岩加载速率岩爆破坏特征

传感器类型对岩石破裂声发射时频特征影响实验研究被引量：4: 2018年; 为探究声发射传感器对岩石破裂监测效果的影响,本文开展了含孔花岗岩双轴加载实验,选择R6α(窄频)和Nano30(宽频)两类传感器同时监测岩石破裂过程,分析两种类型传感器接收信号时频特征的异同点。从工作频段及灵敏度讨论两类传感器的适用性,继而提出岩石破裂监测中声发射传感器的选取原则。研究结果表明,在时域方面,两类传感器接收的声发射信号能量演化规律体现出一致性。在频域方面,R6α传感器接收信号主频集中分布在33~110kHZ,Nano30接收信号主频在0~500kHz内均匀分布。R6α窄频传感器接收信号的强度较高、数据量较大,能够隔绝其他频段内噪声信号干扰,适合分析岩石破裂的时序规律;Nano30宽频传感器从频率上能保证信号的完整性,可用于分析岩石声发射信号波形和频率特征。; 张艳博张艳博刘祥鑫田宝柱刘祥鑫梁鹏田宝柱; 关键词：岩石力学声发射

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孙林

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