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声发射技术在采空区岩体稳定性预测预报中的应用研究

作　者: 杨远清
导　师: 侯克鹏
学　校: 昆明理工大学
专　业: 采矿工程
关键词: 声发射技术灰色理论突变理论采空区稳定性预测预报
分类号: TD325.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本论文以矿山实际工程为背景进行研究,采取现场调查取样、室内实验研究、现场监测预测预报、理论分析等研究方法,针对云锡采选分公司大面积采空区运用声发射技术进行监测,并运用声发射技术的预测预报理论对未处理空区的稳定性作出评价,为后续的安全生产提供依据。主要研究内容有：(1)采用材料压力机和SDAES型数字声发射系统等仪器设备,通过现场取样室内实验的方法对取自云锡集团采选分公司31-1#矿体的三种岩样(大理岩、花岗岩、硫化矿)进行受力破坏过程的声发射特征室内实验研究。通过实验揭示岩石破裂过程中应力、应变、声发射参数与时间参数之间的关系,并且在岩石声发射实验研究中把岩石的AE与岩石弹模、泊松比、波速等结合起来进行分析,对岩石破坏的声发射特性进行研究,探讨岩石破坏的机理,寻找岩石破坏的判据,为采空区失稳的声发射预测预报提供理论依据；(2)在现场试验中由于采空区受力变形的复杂性和未知性再加上声发射探头的有效监测半径有限,所以在进行现场监测之前先对采空区进行数值模拟研究确定空区围岩的受力状况,找出采空区围岩的应力应变规律,然后根据模拟结果有针对性的进行探头布置,使探头监测到的声发射信号尽可能的为岩体应力集中区的信息；(3)针对现场监测到的岩体声发射信息,运用灰色-突变理论,建立采空区岩体稳定性预测预报模型,并在此基础上建立空区岩体失稳这一类工程地质灾害预测预报的数学力学模型,即用灰色理论对现场监测数据的发展趋势进行预测,用突变理论计算预测数据序列的“△”值,由“△”值的变化来判断岩体稳定性状况。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 课题背景及研究意义  7-8
  1.2 声发射技术的研究进展  8-10
    1.2.1 声发射基础技术的发展  8-9
    1.2.2 声发射信号处理技术的发展  9
    1.2.3 声发射仪器的发展  9-10
  1.3 采空区岩体失稳预测预报理论  10-12
  1.4 本文研究的主要内容和方法  12-13
第二章声发射技术基本知识简介  13-20
  2.1 声发射技术的概念及岩石声发射源  13-14
  2.2 声发射信号的传播特征  14-16
  2.3 常用声发射信号的表征参数  16-17
  2.4 声发射监测仪器  17-18
  2.5 声发射监侧技术概述  18-20
第三章岩石破坏声发射特性的实验室研究  20-34
  3.1 实验设备  20-21
  3.2 岩石试样制备  21-22
  3.3 试验内容  22-23
  3.4 试验结果与分析  23-32
    3.4.1 声速测试实验  23-25
    3.4.2 岩石受力变形与声发射特性  25-32
  3.5 本章小结  32-34
第四章采空区岩体稳定性预测预报模型  34-42
  4.1 引言  34
  4.2 灰色理论  34
  4.3 突变理论  34-37
    4.3.1 突变理论概述  34-36
    4.3.2 突变理论在岩石力学与工程研究中的应用现状  36-37
  4.4 灰色-突变预测预报模型  37-41
    4.4.1 灰色预测模型  37-40
    4.4.2 突变预报模型  40-41
  4.5 本章小结  41-42
第五章采空区岩体稳定性预测预报  42-69
  5.1 工程概况  42
  5.2 31-1#矿体采空区稳定性数值模拟  42-52
    5.2.1 3D—σ有限元数值分析计算软件简介  43-44
    5.2.2 计算模型  44-46
    5.2.3 三维有限元计算结果分析  46-52
  5.3 监测点布置和仪器埋设  52-55
  5.4 监测实施细则及注意事项  55-56
    5.4.1 声发射注意事项  55
    5.4.2 施工期观测频度  55-56
    5.4.3 施工期观测安全保证措施  56
  5.5 基于灰色-突变理论的采空区岩体失稳预测预报  56-68
    5.5.1 采空区岩体失稳的灰色预测  56-67
    5.5.2. 采空区岩体失稳的突变预报  67-68
  5.6 本章小结  68-69
第六章结论与展望  69-71
  6.1 结论  69-70
  6.2 展望  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-75
附录A (攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目)  75-76
附录B (部分岩石单轴加载过程中的实验照片)  76-77
附录C(部分岩石单轴劈裂过程中的实验照片)  77

声发射技术在采空区岩体稳定性预测预报中的应用研究

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