基于小波包分析的含水岩石破裂前兆研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文基于小波包分析的含水岩石破裂前兆研究作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：赵世宇康玉梅副教授东北大学资源与土木工程学院土木工程研究所硕士学科类别：工学岩土工程2014年6月论文答辩日期：2014年6月2014年7月答辩委员会主席：张国联教授陈四利教授东北大学2014年6月万方数据AThesisinGeotechnicalEngineeringStudyontheFailureOmenInformationofHydrousRockBasedonWaveletPacketAnalysisByZhaoSh

2、iyuSupervisor：AssociateProfessorKangYumeiNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：科日期：0，，彩．；．≥夕。学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门

3、或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年口学位论文作者签名：榔河签字日期：j口，“．(，、]口‘导师签名：签字目期万方数据东北大学硕士学位论文摘要一II—万方数据东北大学硕士学位论文摘要基于小波包分析的含水岩石破裂前兆研究材料在应力作用下的变形与裂纹扩展是结构失效的重要机制，当材料局部区域产生应力集中现象时，能量会被瞬间快速释放。因此，从能量的角度来研究含水岩石失稳破坏的性质是切实可行的。然而，当这种能量以声发射信号的方式

4、被接收到的过程中，由于其非平稳性，使得利用传统的信号分析技术难以对获得的声发射信号进行全面、系统、有效的解读。因此，通过何种方法能更为行之有效的解读与含水岩石破坏过程如影相随的能量变化便成了各国专家与学者争相研究的热点问题。论文首先在实验室内通过对不同饱和度的岩石进行单轴压缩试验，获取其破坏过程中的声发射数据，然后，研究了随着饱和度的变化，砂岩声发射事件数的变化规律。其次，利用小波包变换对声发射信号进行处理，在比较了利用小波分析和小波包分析两种降噪方法的优劣性的同时较为有效的对信号进行了降噪。通过对小波包能量频带的分析，研究了含水岩石声发射信号的能量频带分布特点，比较了在破裂前

5、后能量频带的变化规律，寻找到了含水岩石破坏过程中的主频带。再次，根据能量原理，依据时间序列，利用信号奇异性，通过小波包分解与重构，计算Lipschitza值，将最小口值对应的时间序列中的时间点作为含水岩石破裂的时间，较为有效地提取到了含水岩石破裂的时间信息。最后，根据一个矩阵可由它的所有特征向量完全表示，而每一个向量所对应的特征值，就代表了矩阵在这一向量上的贡献率的理论，基于当信号发生变化时，信号的各频率成分间会产生不同的抑制或增强作用，与非破裂的信号相比，破裂前--+段时间内的信号上的某些频带的能量会激增，某些频带上的能量会骤减的思想，将声发射信号进行小波包分解并重构得到小波

6、包结点系数，以小波包结点系数为特征向量，求得小波包结点系数特征值，通过特征值的突变来预测含水岩石的破裂。虽然实验室内的岩样与工程中的岩体的声发射信号的能量间有所差别，但是万变不离其宗，本文对含水岩石的损伤过程和发展趋势及破裂预测具有现实的指导意义。关键词：声发射；含水饱和度；小波包分析；信号奇异性；破裂前兆一III—万方数据东北大学硕士学位论文摘要一IV—万方数据东北大学硕士学位论文AbstractStudyontheFailureOmenInformationofHydrousRockBasedon肠yeletPacketAnalysisAbstractThedeformat

7、ionandcrackpropagationofmaterialsunderstressisanimportantmechanismforstructuralfailure，theenergywillbereleasedinstantaneouslywhenstressconcentrationoccurredonthelocalareaofmaterials．So，it’Sactuallyofresearchingthefailureinformationofrockwithmoistur