基于重标极差分析的受载砂岩声发射特征研究

魏洋^1,2，李忠辉^1,3,2，张志博^1,2，孔艳慧^1,2，殷山^1,2，刘帅杰^1,2，程富起^1,2

1. 中国矿业大学安全工程学院2. 中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室3. 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室

摘 要：为了研究砂岩破坏过程中时间序列各个阶段声发射信号的响应规律,开展了砂岩单轴压缩试验。基于重标极差时间序列分析,得出了砂岩破坏过程中声发射计数时间序列的Hurst指数和分形维数。试验及分析结果表明,声发射信号与砂岩内部裂纹演化有很好的对应性;砂岩破坏的声发射信号时间序列遵循重标极差统计规律及分形规律,在时间序列的各个子区间内,Hurst指数值均大于1/2,呈现持久性,即随着时间的增加,产生的声发射信号呈现增长趋势;分形维数具有下降-上升-下降的特点,并在砂岩破坏时达到最低,这种变化趋势与砂岩内部微裂纹的发展情况一致。

关键词：砂岩;声发射;单轴压缩试验;时间序列;重标极差分析;分形维数;