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在矿山建设中发生的岩石工程地质灾害,直接原因是开采过程中岩体重力和构造残余应力的重新分布,根本原因是岩石内部发生变化促使原生缺陷集聚生长、扩展,最终贯通、断裂。声发射(Acoustic Emission,AE)作为岩石内部结构发生变化时释放的瞬态弹性波,其信号特征与岩石损伤演化过程有着一定对应关系,是研究岩石损伤破裂的重要手段。通过对花岗岩、砂岩、石灰岩和大理岩四种岩石进行室内单轴压缩AE试验,获得其损伤破裂全过程的力学特征与AE信息,对AE信息进行时域参数分析(RA-AF值、AE事件率、累积事件数、能率、累积能量)和频域波形分析(AE主频、次主频、幅值、子频带能量占比),并结合分形理论研究AE信号的时-频域分形特征,比较不同岩石损伤演化过程的共性与差异性,进一步寻求判据岩石临界破坏的前兆特征。主要研究成果如下:(1)通过分析四种岩石AE特征指标RA值和AF值的分布特征,表明其反映的岩石破裂模式及裂纹类型与室内单轴压缩试验获得的真实破坏形态结果相吻合,该特征指标能够在一定程度上揭示岩石破裂裂纹演化过程。(2)通过耦合分析AE时序参数(AE事件率与累积事件数、AE能率与累积能量)的分布规律,获得四种岩石AE源(材料内部缺陷)活跃度和强度的演化特征,对比分析后表明AE事件率、能率等时域参数在岩石临近主破裂破坏前会出现明显的前兆特征。(3)在小波阈值去噪的基础上,对AE频域波形采用快速傅里叶变换、小波包变换等方法进行相应的频谱分析。利用基于MATLAB软件平台自主开发的频谱参数分析统计程序,运算后表明AE波形的二维频谱呈现出单峰、双峰或多峰的特征,即AE次主频特征绝非全部波形共有现象,仅为部分信号所特有;主频、次主频的分析结果表明二者演化特征相类似;AE主频、幅值、子频带能量占比等频域参数在岩石临近主破坏前会出现明显的前兆特征。(4)在已获得的AE时域参数和频域参数基础上,结合分形理论,运用G-P算法分别计算不同应力区间内的时-频域参数关联维数D值,得到线性回归方程与原始数据的相关系数R均大于0.98的结论,表明时-频域参数均具有分形特征,岩石裂隙发展状态是一个从无序到有序的转变过程,可将其分维值开始连续下降点视为岩石破坏前兆特征。