尾砂胶结充填体声发射分形特性分析

"尾砂胶结充填体声发射特征的分形分析 (2011年)" 本文主要探讨了尾砂胶结充填体在矿业工程中的应用及其声发射特性的分形分析。尾砂胶结充填体是矿山开采中常用的一种地压控制和环境保护方法，它涉及到尾矿的再利用和矿井的安全。作者通过实验研究了不同配比的尾砂胶结充填体在单轴压缩条件下的声发射行为，以此来评估其稳定性。 声发射是一种无损检测技术，能够在材料内部裂纹扩展过程中捕获能量释放信号。在本次研究中，作者对来自某铜矿的尾砂制备了不同配比（1:8和1:4）的充填体试样，并在单轴压缩试验中记录了声发射的基本参数。通过对这些参数的序列分析，他们发现声发射过程具有分形特性，即在不同尺度上表现出相似的结构。 利用“G-P算法”，作者计算了能率时间序列的关联维数，这是一种量化分形复杂度的方法。关联维数的改变可以反映材料内部裂纹扩展的规律性。结果显示，低配比（1:8）试样在应力水平达到60%时，关联维数出现显著下降，这表明其内部裂纹开始有序扩展，预示着结构的宏观破坏即将发生。而高配比（1:4）试样的关联维数则是逐渐降低，在峰值破坏时刻达到最小，显示出一个更渐进的破坏过程。 文章指出，关联维数的变化模式可以作为现场监测和预报尾砂胶结充填体稳定性的依据。"突降→平静"模式可能预示着低配比试样结构的快速失稳，而"持续降低"模式则可能对应于高配比试样更为缓慢的破坏过程。这些发现对于优化充填体配方，提高矿山安全性和经济效益具有重要意义。 关键词涉及的领域包括尾砂胶结充填体的材料科学、声发射技术的运用、分形理论在工程中的应用、以及监测与预报技术。该研究为矿业工程提供了新的分析工具，有助于提升尾砂胶结充填体性能的评估和预测，从而更好地管理矿山的安全风险。