第一部分 导波声发射技术在排土场应用的理论与模拟试验研究 3
第1章 绪论 3
1.1 研究的目的与意义 3
1.2 国内外研究现状 4
1.2.1 排土场稳定性研究现状 4
1.2.2 声发射技术在矿山中的应用现状 7
1.3 主要研究内容 8
1.3.1 排土场声发射试验材料及波导器 8
1.3.2 排土场滑移破坏过程不同阶段声发射参数特征 8
第2章 排土场试验模型及导波声发射相关理论 9
2.1 引言 9
2.2 模型试验原理 9
2.2.1 模拟条件 9
2.2.2 模拟材料选择的原则 10
2.3 工程概况 10
2.4 模型试验设计与试验方案 11
2.4.1 排土场边坡模型设计 11
2.4.2 模拟材料的制作 11
2.4.3 模型滑移方案设计 13
2.4.4 模型试验方案 14
2.5 波导杆选择 15
2.6 声发射监测试验 18
2.6.1 试验仪器 18
2.6.2 声发射监测方案 19
2.7 本章小结 20
第3章 排土场模型破坏过程导波声发射基本参数特性 21
3.1 引言 21
3.2 排土场破坏过程综合分析 21
3.2.1 滑移破坏过程描述 21
3.2.2 排土场破坏过程分析 23
3.3 声发射相关参数 24
3.3.1 声发射事件率 24
3.3.2 振铃计数 25
3.3.3 幅度 25
3.3.4 能量 25
3.4 排土场模型滑移破坏过程声发射参数变化特征 25
3.4.1 声发射幅值 25
3.4.2 声发射事件率 26
3.4.3 声发射能率 28
3.4.4 声发射振铃计数率 30
3.5 排土场模型滑移破坏过程累计声发射参数变化特征 32
3.5.1 累计声发射事件率 32
3.5.2 累计声发射能率 33
3.5.3 累计声发射振铃计数率 34
3.6 不同位置声发射参数特性对比分析 35
3.6.1 声发射参数对比分析 36
3.6.2 累计声发射参数对比分析 36
3.7 本章小结 39
第4章 排土场模型破坏过程的导波声发射分形维数及ΣN/ΣE值特征 41
4.1 引言 41
4.2 分形特征分析 41
4.2.1 关联维数的计算 41
4.2.2 m值确定及分形特征判断 43
4.2.3 声发射分形关联维数计算结果及分析 44
4.3 滑移破坏前后ΣN/ΣE特征分析 46
4.4 本章小结 48
第5章 排土场模型破坏过程的导波声发射频带能量分布特征 49
5.1 引言 49
5.2 排土场破坏过程声发射频带能量分布特征 49
5.2.1 频带能量分析方法的选择 49
5.2.2 小波包分解及各频带能量表征 51
5.2.3 各频带能量表征结果及分析 52
5.3 排土场边坡滑移破坏声发射预测方法 57
5.4 本章小结 59
第6章 第一部分结论与展望 60
6.1 结论 60
6.2 展望 61
第二部分 导波声发射技术在岩质边坡应用的理论与模拟试验研究 65
第7章 绪论 65
7.1 研究背景及意义 65
7.2 国内外研究现状 65
7.2.1 边坡稳定性监测技术 65
7.2.2 声发射监测技术在边坡中的应用现状 67
第8章 导波声发射技术在岩质边坡中的影响因素及实例 70
8.1 引言 70
8.2 声发射结合波导杆监测岩质边坡的影响因素 70
8.2.1 耦合材料 70
8.2.2 波导杆选型 70
8.2.3 传感器布置形式 71
8.3 国外边坡声发射监测实例 71
8.3.1 工程概况 71
8.3.2 声发射信号分析 73
8.3.3 降雨的影响 74
8.4 存在的问题 75
8.4.1 硬件设备及软件 75
8.4.2 定位精度 75
8.5 讨论 76
8.6 本章小结 76
第9章 模态声发射理论 77
9.1 引言 77
9.2 模态声发射 77
9.2.1 导波理论 77
9.2.2 自由圆钢波导杆结构中的纵向导波理论 80
9.2.3 水泥砂浆锚固波导杆结构中的纵向导波理论 88
9.3 本章小结 91
第10章 岩质边坡模拟试验中的导波声发射波形特征研究 93
10.1 引言 93
10.2 拉剪破坏声发射试验 93
10.2.1 试验目的 93
10.2.2 试件制备 93
10.2.3 试验系统 95
10.2.4 声发射系统参数设置 96
10.3 试验过程 97
10.4 试验现象 101
10.5 声发射信号波形分析 102
10.5.1 小波阈值去噪 102
10.5.2 短时傅里叶变换 103
10.6 本章小结 110
第11章 岩质边坡模拟试验中的导波声发射参数特征研究 112
11.1 引言 112
11.2 波导杆选择 112
11.3 耦合材料选择 113
11.4 传感器布置方式 113
11.5 试件制作 114
11.6 声发射监测试验 114
11.6.1 试验仪器 114
11.6.2 剪切试验 115
11.6.3 三点弯曲试验 116
11.7 试验过程 116
11.8 试件破坏过程分析 117
11.9 声发射试验结果分析 118
11.9.1 声发射试验数据 118
11.9.2 声发射事件特性分析 118
11.9.3 声发射幅值分析 128
11.9.4 声发射能量分析 133
11.9.5 声发射振铃计数分析 139
11.10 本章小结 151
第12章 岩质边坡模拟试验中的导波声发射分形关联维数和r值特征 152
12.1 引言 152
12.2 试件破坏过程声发射参数分形特征分析 152
12.2.1 关联维数的计算 152
12.2.2 m值确定及分形特征判断 152
12.2.3 剪切破坏关联维数的计算结果及分析 154
12.2.4 三点弯曲破坏关联维数的计算结果及分析 156
12.3 试件破坏过程声发射r值特征分析 158
12.3.1 声发射r值的计算 158
12.3.2 剪切破坏声发射r值分析 158
12.3.3 三点弯曲破坏声发射r值分析 161
12.4 本章小结 163
第13章 耦合材料断裂过程数值模拟分析 165
13.1 引言 165
13.2 PFC数值模拟分析 165
13.3 声发射定位分析 168
13.4 本章小结 169
第14章 第二部分结论和展望 170
14.1 结论 170
14.2 展望 171
第三部分 次声波技术在矿山应用的理论与试验研究 175
第15章 绪论 175
15.1 研究背景及意义 175
15.2 研究现状和进展 175
第16章 单轴压缩下红砂岩峰值应力前后次声信号波形特征 178
16.1 引言 178
16.2 试验简介 178
16.2.1 岩样制备 178
16.2.2 试验仪器及加载方案 179
16.3 单轴压缩下红砂岩次声试验数据分析 182
16.3.1 力学试验数据 182
16.3.2 次声信号数据 184
16.4 本底信号分析 185
16.4.1 小波基函数 185
16.4.2 小波基选取 187
16.4.3 小波分解层数确定 189
16.4.4 本底信号分析 190
16.5 应力-次声时域信号特征 191
16.5.1 次声时域信号特征 191
16.5.2 部分岩样应力-次声时域特征 192
16.6 应力-次声时频特征 196
16.6.1 短时傅里叶变换（STFT） 197
16.6.2 部分岩样应力-次声时频特征 199
16.7 本章小结 206
第17章 单轴压缩下红砂岩峰值应力前后次声信号特征参数 207
17.1 引言 207
17.2 应力-次声累计振铃计数特征 207
17.2.1 门槛值的确定 207
17.2.2 岩石应力-次声累计振铃计数特征 207
17.3 应力-次声能率特征 212
17.3.1 能率计算方法 212
17.3.2 岩石应力-次声能率特征 212
17.4 本章小结 215
第18章 不同加载方式下红砂岩破坏过程次声信号特征 217
18.1 引言 217
18.2 试验仪器及方案 217
18.2.1 试验仪器 217
18.2.2 试验对象 217
18.2.3 单轴压缩试验 218
18.2.4 剪切试验 218
18.2.5 劈裂试验 219
18.2.6 单轴循环加卸载试验 219
18.3 岩石破坏次声信号波形参数分析 220
18.3.1 实验室本底噪声及数据分析 220
18.3.2 单轴压缩试验结果分析 220
18.3.3 剪切试验结果分析 223
18.3.4 劈裂试验结果分析 224
18.3.5 单轴加卸载试验结果分析 225
18.3.6 试验结果综合分析 230
18.4 岩石次声信号波形特性分析 230
18.4.1 频带能量分布特征 230
18.4.2 能量分形特征 234
18.5 本章小结 237
第19章 单轴压缩下尾砂胶结充填体次声波特性研究 239
19.1 引言 239
19.2 单轴压缩下尾砂胶结充填体次声波测试试验 240
19.2.1 试件制备 240
19.2.2 试验方案 242
19.3 次声波信号数据处理方法 243
19.3.1 次声波信号滤波方法 243
19.3.2 累计振铃计数 244
19.3.3 能率分析方法 244
19.3.4 短时傅里叶变换时频分析方法 245
19.4 试验数据分析 245
19.4.1 室内环境本地信号分析 245
19.4.2 充填体单轴压缩次声波数据分析 247
19.5 试验分析结果 252
19.6 本章小结 254
第20章 第三部分结论与展望 255
20.1 结论 255
20.2 展望 256
参考文献 258