爆破裂纹形态统计的图像特征提取技术研究

在用高速摄影研究爆破裂纹形态时,由于拍摄光线、视角或爆破产生的粉尘等原因,照片分辨率较差,很难看清裂纹,对研究爆破裂纹的扩展过程造成很大的影响。基于MATLAB平台,设计钻孔爆破裂纹识别系统对高速摄影图像进行处理,利用处理过的图像来描述爆破裂纹形态和发展,并从处理结果中检测出裂纹的数据进行统计,从而方便分析爆破裂纹发展的特征并得出其规律。将得到的裂纹扩展数据和规律与之前学者做过的类似研究结果进行了对比,分析二者的误差和区别,完善了爆破裂纹图像检测和数据处理的方法和理论。     

图像处理技术在断裂控制爆破高速摄影的应用

研究爆破裂缝扩展规律对于研究爆破破碎机理具有十分重要的意义,通过高速摄影来研究裂缝扩展规律;并对摄影图片进行图像处理,根据处理后的图像给出了初始断裂时裂纹的发展速度;处理结果表明使用高速摄影研究、验证爆破裂缝扩展规律很有效。     

深井爆破振动小波分析及其应用

根据小波分析理论,对深井爆破振动信号进行频带划分,给出不同频率带上爆破振动的相对能量分布和振动强度的时间变化规律,并分析总结深井爆破振动衰减规律。与传统Fourier变换基础上的频谱分析方法相比,基于小波变换的爆破振动时频特征分析可以给出更为准确的细节信息。研究成果对研究深井爆破振动具有重要意义。     

基于小波变换的爆破微差识别及小波包信号分析

爆破产生的振动是爆破三大危害之一,由于爆破振动的长期性,对爆破振动的危害控制显得尤其重要。根据小波变换的模极大值微差识别爆破中的延时时间,明确实际延时时间与设计延时时间的差别。通过小波包分析技术对振动信号进行分析,找出振动信号的细节信息,为爆破设计时合理控制爆破振动危害提供有价值的信息。     

多孔台阶爆破破裂过程的模型试验研究

应用高速摄影仪和超动态应变仪研究模拟台阶爆破的水泥砂浆模型破裂过程,解决了三维模型爆破试验中装药结构、可靠起爆和同步实现等一系列技术问题.研究了水泥砂浆台阶爆破裂纹的起裂、扩展、分叉、止裂.实验发现,裂纹扩展速度一般为400～600 m/s;密集系数m影响台阶爆破炮孔间裂纹贯通时间,并随m增大而推迟,应变波持续作用时间和最大拉应变峰值随m增大,说明较大m提高了炸药能量利用率,使爆破微裂纹充分发育,爆破破碎块度合理.     

岩体爆破裂纹扩展影响因素分析

为了改善高地应力条件下岩体爆破破碎效率较低的问题,基于理论推导和ABAQUS动力有限元计算分析了不同埋深和侧压系数条件下岩石爆破裂纹的扩展规律.计算结果表明:岩体初始应力和侧压系数对爆炸载荷作用下的最大裂纹长度和主裂纹扩展方向具有较大影响,随着初始应力的增大,裂隙扩展半径减小;随着侧压系数的增大,岩石有效破碎面积也相应减小;裂纹扩展主方向趋于最大压应力方向;裂纹扩展主方向与最大压应力方向一致.     

含瓦斯煤体爆破裂纹扩展规律试验研究

为进一步研究含瓦斯煤体爆破作用机理,从理论上分析了含瓦斯煤体爆破裂纹的形成与扩展机理,并设计了含瓦斯煤体爆破裂纹扩展规律测试试验,利用探针法对含瓦斯煤体中的爆破裂纹扩展速度进行了测试,并对其中的爆炸应变波进行了测试.理论分析与试验结果表明:含瓦斯煤体爆破裂纹扩展经历了爆炸应力波作用下的快速衰减阶段、爆生气体与瓦斯气体共同作用下的缓慢衰减和近似匀速扩展3个阶段,瓦斯气体的存在有利于爆破裂纹的扩展,可以在裂纹扩展的后期阶段小幅度的增大裂纹的扩展速度.     

岩体爆破综合实验研究系统及其应用

为定量分析研究毫秒延时爆破破岩过程特征物理量分布演化机制,进一步优选爆破参数、完善毫秒延时破岩机理,进行了室内毫秒延时台阶爆破相似模型实验。应用高速摄影机和超动态应变仪建立综合实验研究系统,对毫秒延时爆破进行动态实时监测,得到台阶自由面处裂纹扩展规律和延时时间对边坡表面应力峰值及内部应力场叠加的影响程度。结果表明,确保后序药包起爆时已形成新自由面的最小临界延时为9 ms;设计延时为15 ms或25 ms时,可降低对边坡表面应变峰值影响程度;为促进相邻炮孔爆炸应力波充分叠加、增强岩体破碎效果,孔间延时最大临界值为15 ms。综合考虑坡体应力状态及台阶爆破效果双重因素,实验条件下最优孔间延时为15 ms。     

爆破参数对预裂爆破裂纹扩展规律研究

预裂爆破是一种控制爆破,为保证预裂爆破的良好效果,需要对岩石裂纹扩展情况进行研究。通过数值模拟的方法,对孔距和不耦合系数等爆破参数对岩石双孔爆破裂纹扩展规律进行研究。研究发现：随着不耦合系数的增加,主裂隙的平均长度先增大后减小,孔壁所承受的冲击压力显著减小;双孔连线中点处的拉伸应力随孔间距的增大而降低。但是随着不耦合系数及孔距增大,双孔裂纹难以贯通,不能够达到预期的预裂效果。合理确定不耦合系数以及孔距,这对矿山爆破严格控制装药量,科学布置炮孔等采取合理的爆破参数精确的控制爆破效果具有重大意义。     

基于数字图像处理技术的爆生气体膨胀规律研究

爆破导致岩石等介质的破碎是爆炸冲击波和爆生气体共同作用的结果,对爆生气体作用过程的分析一直缺乏有效的试验手段,基于此进行了混凝土模型浅埋集中装药室外爆破试验。对高速摄影机获得的气体膨胀过程图像进行了背景剪除、边缘检测等处理,得到了爆生气体自孔口溢出后扩散规律。结果表明气体溢出后,失去爆破介质的束缚,迅速膨胀,且总量呈现指数增长。数字图像处理技术结合高速摄影机是研究爆破等高速过程的有效手段。同时指出,气体在介质内部的作用过程需要进一步的试验和分析。     

基于小波分析的岩石声发射信号处理技术

根据岩石声发射信号的特点,利用小波分析方法对岩石声发射信号进行分解、消噪和重构,得到了较为直观的声发射信号.介绍了小波与小波包分析的特点;对声发射信号进行小波消噪,比较了不同阈值下的消噪效果;并提出了基于能量阈值法的小波包消噪,其效果优于小波消噪.     

基于图像处理的管道瓦斯爆炸火焰传播速度特征

为研究瓦斯/空气预混气体爆炸火焰传播速度特征,利用瓦斯爆炸实验系统开展了9.5%体积分数下的瓦斯爆炸实验,通过高速摄影系统拍摄了爆炸火焰传播图像;分析提出了利用图像相关系数法计算瓦斯爆炸火焰传播速度的基本原理和方法,计算分析了9.5%体积分数瓦斯爆炸全过程中的火焰传播速度动态变化规律。结果表明：爆炸火焰处于加速、减速、反向传播,再加速、减速直至熄灭的过程,火焰不断震荡。进一步地对爆炸火焰进行了细化分析,通过对预处理图像进行横向和纵向的等分,计算视窗中不同部分的火焰传播速度,并与按整体计算的速度进行对比验证。利用该方法可以计算瓦斯爆炸火焰充满整个管道时的传播速度,为研究瓦斯或者其他气体爆炸火焰传播规律提供了一种新途径。     

煤田采区三维地震资料精细解释方法及应用

三维地震勘探在煤田主要解决构造问题,因各地区地质情况的复杂程度不同,虽然已经过十多年的发展,但构造解释的准确度也有不同程度的差异。随着计算机技术发展和石油物探方法的引进,煤田采区三维地震勘探资料高信噪比、高分辨率为精细解释提供了可能。本文利用小波分析技术、方差体技术、图象处理等多种方法,结合已知采区的实例,对小断层做了精细构造解释,提高了三维地震资料构造解释的精度。     

基于小波理论的井下深孔爆破振动信号辨识与能量衰减规律分析

在爆破漏斗试验的基础上,制定了某矿山的深孔爆破方案,在现场进行了深孔爆破试验并实施了振动监测。采用小波分析方法对深孔爆破振动信号频带能量分布进行了分析,发现Ⅳ号测点的频带能量分布与其它4个测点明显不同,从而判定Ⅳ号测点数据失真。利用剩下的4个测点的数据,编制程序计算得到各测点X、Y和Z三向的能量和总能量,回归得到总能量的衰减公式。研究结果表明：在距爆点0～75 m范围内,爆破振动能量随距离增大而迅速降低;在距爆点75～250 m,爆破振动能量维持在一个较低水平且衰减速度非常缓慢;超过250 m以后,爆破振动能量几乎为零。     

基于小波分析的电气火花监测

由于电气火花产生的脉动电磁场严重干扰了矿井设备的正常工作,容易引燃瓦斯爆炸,因此为了提取电火花电磁信号的有效特征,提出了基于小波分析原理,提取电火花信号波形的方法。首先设计了电气火花监测系统,实现了对电火花信号的采集;然后在LabVIEW平台下,通过MatLab混合编程,基于小波理论选取了适合火花信号的小波基函数,提取了电气火花电磁信号波形,并从频谱图中分析了电火花电磁波幅频特性,分析结果将对电气火花的探测具有重要意义。     

神经网络技术与小波分析相结合的故障诊断方法

提出了一种将神经网络技术与小波分析相结合的故障诊断方法,对诊断对象进行时域信号采集,通过小波分析,获得所需参数,再将此参数作为神经网络的输入量,从而达到故障诊断的目的.     

小波分析在滚动轴承状态监测振动信号分析中的应用

通过分析用于滚动轴承状态监测的共振解调技术 ,发现由于滚动轴承不同元件的故障特征频率不同 ,因此用共振解调技术对滚动轴承进行状态监测时就需要具有不同中心频率的带通滤波器 ,使得检测线路及设备过于复杂。而小波分析技术仅通过采用不同的尺度因子 ,即可实现具有不同中心频率和带宽的带通滤波器 ,可以对振动信号在不同的频率范围内进行分析 ,刚好可以弥补上述方法的不足。文中给出了用小波分析技术对滚动轴承状态监测所得振动信号进行分析的一个例子。     

基于小波变换时能密度法的隧道空洞充填物识别研究

灰岩地区隧道修建过程中,制约安全高效建设的最主要因素是隧道掘进工作面前方的不良地质情况,加之溶洞、断层与破碎带等不良地质具有较强的隐蔽性,如何提高隧道短距离超前地质预报的判释水平显得尤为重要。为便于对地质雷达信号图谱特征进行定量解释,开展了基于时域有限差分法的正演模拟与室内物理模型实验。在小波变换与奇异性检测原理的基础上,构造了与地质雷达发射子波波形相似度高的雷达小波基,添加到小波分析工具箱中,提出了一种新的基于雷达小波基的小波变换时能密度法,将其应用于空洞充填物正演模拟与模型实验地质雷达信号的定量识别,并与波形分析法、Db4小波变换法和雷达小波变换法的识别结果进行比较。研究结果表明,波形分析法虽能有效识别空洞充填物的尺寸大小,但需通过反射系数等先验知识来确定空洞充填物的界面反射位于波峰或波谷;Db4小波变换模极大值法易得到地质雷达信号奇异点,但奇异点的提取位置与不同小波基的时频局部化特征有关,Db4小波变换法识别结果的相对误差约15%;雷达小波变换模极大值法与小波变换时能密度法的识别效果均较好,但小波变换时能密度法的分辨率更高,且不需选择最优尺度。当空洞充填物的尺寸大于电磁波波长时,小波变换时能密度法识别结果的相对误差小于5%。