岩石声发射波形的应力状态分形特性研究

本研究论文聚焦于"不同应力状态下岩石声发射波形分形研究"，作者何正刚基于北京天地玛珂电液控制系统有限公司的实验设施，利用TAW-2000型岩石三轴伺服试验机对泥岩、细砂岩和粗砂岩三种不同岩性岩石进行了细致的力学测试，主要进行了单轴压缩试验和剪切试验。试验过程中，德国Vallen AMSY-6声发射信号采集系统被用来记录加载过程中产生的声发射信号。 该研究的核心内容在于采用分形理论来分析这两种加载方式下声发射波形的差异性和演化规律。研究发现，单轴压缩试验产生的声发射信号具有更高的分形盒维数，这表明其波形复杂度相对较高。值得注意的是，随应力的增加，单轴压缩试验中的声发射信号分形盒维数呈现出逐渐上升的趋势，这与剪切试验中的声发射信号分形特性形成鲜明对比，后者没有观察到类似规律。 分形理论的应用拓宽了对声发射信号的理解，因为声发射波形不仅反映了岩石裂隙的动态演化，而且包含着丰富的内部结构信息。尽管傅里叶变换、小波变换和小波包变换等传统方法在声发射信号分析中已有应用，但本文针对多波形，特别是相似波形的分析相对较少。通过对比不同应力条件下的声发射波形分形盒维数，研究人员得出重要结论：应力性质对声发射波形的复杂度有显著影响，这对于深入理解声发射波形特征、探索声发射与岩石内部裂纹生成机制，以及揭示裂隙场与应力场之间的关系具有重要意义。 此外，这项研究为实现声发射信号的自动识别提供了理论支持，有助于提升煤炭矿井安全监测技术，通过对声发射信号分形特征的深入研究，可以为预防和控制矿井灾害提供更为精准的数据基础和决策依据。这项工作对于岩石力学、地震学、地质工程等领域具有重要的实际应用价值。