基于HHT分析的岩体单轴加载声发射波形特征

摘要

声发射波形包含煤岩体失稳破坏的微观细致结构特征,为了得到煤岩体在不同加载阶段更多的煤岩失稳细观结构特征,本文采用HHT方法对不同加载阶段的声发射波形特征进行分析。研究结果表明,HHT可以将目标波形分解成多个IMF分量,能量主要集中在c1~c4 IMF分量,其中c1分量频率最高,能量也最大,随着加载进行低频IMF分量所占的能量比例呈现增加的趋势。Hilbert边际谱在初始压密阶段集中在0~40 kHz的低频部分,塑性变形阶段在0~25 kHz和200~350 kHz的范围内有明显的能量集聚特征,而在失稳破坏时集中在0~25 kHz,并在20 kHz时达到最大。各个阶段均有一个较为明显的瞬时能量峰值,在初始压密和压密结束阶段波形的瞬时能量峰值较高,但由于波形有效持续时间较短,携带的总体能量较小,破坏时瞬时能量高值持续时间较长,波形的总能量达到最大。Hilbert三维能量谱在真实能量为0的区域,其能量谱一般为0,并且分布是断续而非连续的,跟前述几个动态范围的特点是一致的,但更为明显地表明了失稳破坏临界阶段的能量低频集聚。该研究反映了煤岩失稳破坏演化过程的地球物理信号的响应规律,为监测煤岩动力灾害提供依据。