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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
基于k-均值聚类的红砂岩循环加卸载下破坏前兆研究
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  • 作者

    孙光华 齐育珠 刘志义 韩凯明

  • 单位

    华北理工大学矿业工程学院华北理工大学唐山市矿业开采与安全技术重点实验室华北理工大学河北省矿业开发与安全技术实验室

  • 摘要
    目的 工程实践中岩石常处于循环加卸载状态,针对探究循环加卸载下红砂岩的破坏前兆问题,方法 进行了循环加卸载下红砂岩声发射力学监测试验,采用k-均值聚类算法方法,进行了声发射特征参数聚类分析研究岩石损伤破裂模式。结果 结果表明:声发射事件主要发生在循环加载中,卸载阶段声发射事件发生极少并进入“间歇期”,随着循环次数积累峰值应力逐步增高,声发射事件数量突增并进入“活跃期”;循环加卸载初期声发射b值最大,随着循环次数的增加,声发射b值逐级降低并稳定在0.75~1.25区间内,在岩石进入破裂阶段前声发射b值出现骤降,由于每次循环加载开始前声发射b值也出现大幅度骤降现象,岩石却并未破裂,将声发射b值骤降作为岩石破坏前兆的判断依据存在局限性,需结合其他现象研究岩石破裂前兆;根据k-均值聚类将岩石损伤破裂过程的声发射信号分为3类即聚类1、聚类2和聚类3,每个聚类对应不同损伤阶段。循环加卸载末期,聚类3声发射事件能量陡然上升,反映出加载末期砂岩破裂尺度明显增大直至破坏,可以作为岩石的破坏前兆特征。结论 分析发现聚类3声发射信号在岩石弹性变形阶段零星出现,随着循环积累,在岩石完全破坏阶段前声发射信号持续密集出现,将声发射b值和聚类信号结合分析来提升预测岩石损伤破裂的准确率。
  • 关键词

    循环加卸载声发射b值分析k-均值聚类岩石破坏前兆

  • 引用格式
    孙光华,齐育珠,刘志义,等.基于k-均值聚类的红砂岩循环加卸载下破坏前兆研究[J/OL].河南理工大学学报(自然科学版),1-11[2024-11-19].http://kns.cnki.net/kcms/detail/41.1384.N.20241101.1644.006.html.
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