灰岩单轴压缩过程中干燥与饱水状态对声发射特征的影响

为探究水岩耦合条件下的声发射规律,通过开展干燥与饱水灰岩单轴压缩条件下的声发射监测试验,并结合快速傅里叶变换、短时傅里叶变换与离散小波变换这3种常用的声发射信号分析方法,对比分析了干燥与饱水灰岩的时域参数、频率特征与典型破裂信号的时频特征。结果表明:水对于岩石的变形破坏特征影响显著,相对于干燥状态,饱水试样的单轴抗压强度下降明显,且幅值、能量以及振铃计数等基本时域特征参数均呈现出大幅降低的特点;岩样破坏前,干燥与饱水灰岩都表现出由“高主频、低幅值”向“低主频、高幅值”过渡的总体变化趋势;干燥岩样破坏前主频值高于饱水岩样,完全破坏后却低于饱水岩样,主频下降幅度大,而饱水岩样的主频值波动较小,频率较为稳定。研究结果对于工程尺度的防突机构声发射监测具有一定的参考价值。     

基于主动加热方法的隧道积水分布式光纤传感器

针对目前隧道积水事件及积水范围监测需求,研发了两种新型隧道积水传感器,提出了基于分布式温度传感(DTS)的隧道积水分布式感测方法。通过将传感光缆按二维平面螺旋封装方式提高了传感器的空间分辨率,利用主动加热方法,显著提高了水-气界面传感光缆的温度差异,进而实现对积水事件和积水范围的识别。通过室内模型试验,对传感光缆的性能及影响因素进行了研究。结果表明,研发的两种传感器均具有较高的空间分辨率,由于螺旋Ⅰ型的环间距更小,其空间分辨率及定位精度均高于螺旋Ⅱ型;在多种典型工况下两种传感器均可以准确识别积水的水-气界面,定位误差均小于10 cm;适当增大加热温度可以提高传感器的定位精度,50℃加热工况时的定位精度明显优于35℃和20℃。     

基于高阶统计量偏斜度和赤池信息准则的突涌水微振信号初至拾取方法

突涌水灾害演化过程中，伴生着大量的微振事件，得到准确微振信号的初至时刻，是实现微振事件准确定位的重要前提。通过分析高阶统计量偏斜度、赤池信息准则到时拾取方法原理和抗噪声干扰能力差、滑动时窗依赖性大等问题。针对两种方法的局限性，提出基于高阶统计量偏斜度和赤池信息准则的突涌水微振到时拾取方法。通过模型试验的突涌水微振信号进行实例验证，结果表明：提出的拾取方法对高信噪比和低信噪比信号的拾取精度较高阶统计量偏斜度方法分别提高了3.125,4.700 ms。验证了提出的突涌水微振信号到时拾取方法较单一的高阶统计量偏斜度方法和赤池信息准则到时拾取更加准确，具有更高的稳定性、准确性、抗噪能力及更低的滑动时窗大小依赖性。