预制裂纹砂岩受载破裂声发射梅尔倒谱系数响应特征

摘要

针对煤岩失稳的监测预警问题,开展预制裂纹砂岩的单轴压缩试验,同步采集砂岩受载破坏的声发射全波形数据、应力数据和图像信息,提取了声发射的梅尔倒谱系数(MFCC),分析其随预制裂纹砂岩破裂的响应特征.结果表明:不同角度预制裂纹砂岩的破裂特征存在差异,预制裂纹角度越大,发生局部破坏脱落的可能性越小;对于同一角度预制裂纹砂岩试样,各声发射通道得到的同号梅尔倒谱系数的变化规律具有一致性,不同角度预制裂纹砂岩试样的声发射梅尔倒谱系数的变化规律存在差异;各个编号的声发射梅尔倒谱系数在试样加载之初至完全破坏的各个阶段变化敏感,不同编号的声发射梅尔倒谱系数的变化规律不尽相同,编号1和2的声发射梅尔倒谱系数的离散度可用于区分试样的破裂状态,辨识出试样的塑性阶段和破裂阶段;声发射梅尔倒谱系数的周期性波动对应试样的周期性应力降和内部破裂,系数波动性剧烈时刻对应声发射事件大量产生,其中,2号梅尔倒谱系数出现较大突降时刻对应试样表观裂隙产生,系数的波动性及其强弱可表征试样的破裂及破裂的剧烈程度.声发射梅尔倒谱系数在反映裂隙扩展演化及判识试样破坏方面具有优势.研究结果可为进一步完善煤岩失稳的预测预警提供借鉴.