黄杰 苏国韶 王拯扶 刘岩鑫

摘要： 为揭示岩石破裂机理，提出了一种通过岩石破裂声音声谱图特征辨识岩石拉/剪破裂类型的方法。从巴西圆盘劈裂试验和直剪试验中分别收集具有代表性的张拉破裂和剪切破裂的声音信号，将声音信号绘制成声谱图，采用局部二值特征指标和颜色矩指标作为声谱图特征指标，进而建立了基于高斯过程分类的拉/剪声谱图自动识别方法。将该方法应用于双轴压缩试验中花岗岩拉/剪破裂过程识别，验证表明此方法具有较好的准确性和经济实用性。

关 键 词： 硬岩破裂; 声音信号; 声谱图形; 高斯过程分类

中图法分类号：  P642.3

文献标志码：  A

DOI： 10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.08.030

0 引 言

岩石宏观的破坏失稳是随着岩石内小尺度的脆性破裂产生并逐渐发育而成。当前，根据脆性破裂产生机理的不同，通常将岩石的脆性破裂分为张拉破裂和剪切破裂两种类型[1]。建立岩石的张拉破裂和剪切破裂（简称：拉/剪破裂）识别的技术，不仅有助于探索岩石破坏机制，而且可为岩石破坏失稳的预测预警提供科学依据。

当前，受限于对岩石内部破裂行为直接观测的不易性，常借助声发射（AE）信号进行间接识别，常用的方法有2种：第1种是基于AE信号中平均频率（AF，Average Frequency）和RA值比值的参数特征判别法。如Aggile[2]利用参数判别法对混凝土、纤维等不同材料破坏时声发射信号中张拉信号和剪切信号的占比进行研究;陈炳瑞[3]利用AF和RA的比值分析了“时滞型”和“即时型”岩爆的破坏机制。……