《土體變形破壞電磁輻射效應及前兆特徵識別研究》是依託中國礦業大學，由趙恩來擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：土體變形破壞電磁輻射效應及前兆特徵識別研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：趙恩來
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
土體破壞失穩會帶來崩塌、滑坡及地表塌陷等地質災害與工程問題，造成慘重的損失。災害前兆信息的準確識別是防治地質災害的重要基礎。本項目擬研究不同性質土體材料在不同載入條件下失穩破壞過程多頻電磁輻射特徵規律，分析土體性質、預製弱面、視電阻率及含水量對其變形破裂過程電磁輻射影響；研究確定土體破壞電磁輻射前兆特徵規律及優勢特徵頻率，並分析其與土體材料損傷的關係，建立基於電磁輻射的土體損傷力-電-能耦合模型；現場測試邊坡動力失穩破壞過程的多頻電磁輻射回響規律，建立多頻電磁輻射信號與邊坡穩定性及危險程度的關係，初步提出土體邊坡穩定性評估的電磁輻射監測方法。項目的研究成果對進一步揭示土體材料損傷破壞的微觀過程和電磁輻射產生機理，促進煤岩電磁輻射監測技術的發展和套用具有深遠的理論意義和現實意義。
結題摘要
項目從岩體、土體試樣損傷過程的電磁輻射、表面電位信號入手，研究了不同載入過程岩體、土體試樣的電磁輻射、表面電位的規律及前兆特徵，分析材料參數、含水量、載入速率等因素對電磁信號的影響，建立土體損傷過程的力-電模型。通過相似實驗分析邊坡孕育過程表面電位特性，現場測試分析了邊坡穩態電磁輻射特徵規律。 （1）岩體、土體試樣在單軸壓縮、劈裂、摩擦等載入過程中均有電磁輻射信號、表面電位信號產生，電磁信號的強度與試樣力學性質成正比，較好地反映了岩體、土體損傷過程。從波譜特性分析，岩體在30kHz、300kHz、800 kHz、1000 kHz等頻段回響明顯，低頻段的電磁輻射幅值高於中高段，高頻電磁輻射信號在不同應力水平下，主頻頻率變化較大，低頻電磁輻射信號的主頻相對穩定。土體試樣為重塑樣，各向異性明顯，300kHz、800 kHz電磁輻射感測器未採集到電磁輻射信號，其它頻段電磁輻射主頻幅值低於同頻段岩體試樣電磁輻射。土體電磁輻射信號的低頻電磁輻射峰值主頻相對岩質邊坡體而言，更加穩定，高頻電磁輻射峰值主頻偏離方向相反，偏差接近。 （2）土體材料含水率的增加，對於其損傷過程產生的電磁輻射峰值主頻頻率影響較小，但其幅值呈下降的趨勢。載入速率的增加，使得土體破壞峰值壓力增加，其峰值主頻幅值增加，通過數值模擬實驗得到驗證。 （3）表面電位相似模擬實驗表明，人為擾動影響下，邊坡表面電位波動顯著，自然狀態下，電位信號僅為人為擾動階段的0.7% ~ 2.1%。在邊坡的孕育發展過程中，表面電位信號呈現出“活躍-平靜-活躍”交替式變化特徵。 （4）建立了土體試樣變形破壞低頻電磁輻射力-電模型，在土體應力水平（0~0.7σmax） 條件下，低頻電磁輻射幅值呈現先下降後增長的趨勢，可套用於其穩定性的評價。現場岩體邊坡穩態狀態下，電磁輻射頻譜呈多峰特性、雙峰特性，峰值頻段集中30~30kHz，多峰電磁輻射頻譜的峰值較小，雙峰電磁輻射頻譜輻值高。
