煤炭科学技术

作者：贾宝新, 李宝, 周琳力, 陈浩,

关键词：断层倾角, 声发射信号, 层理面, 传播速度, 能量,

因存在断层和岩层间层理面等不连续界面，天然岩体并非均匀连续介质，声发射信号经过断层和层理面时传播规律必然会发生改变，因此研究断层中声发射信号的传播规律成为岩石力学的重点课题之一。基于惠更斯原理对含断层的非均匀介质条件下的波面方程进行推导，并通过室内相似模拟模型试验制作45°、60°、75°以及其他类型断层试件，结合超声波测速仪和DS5-16B全信息声发射信号分析仪对跨断层的声发射信号进行监测和记录，采用非线性拟合和Matlab软件数值计算的方式，研究不同倾角的断层、层理面数量对声发射信号传播速度以及信号特征的影响。结果表明：声发射信号的传播速度随着断层倾角的增大逐渐增加，传播速度与断层倾角呈正相关，断层倾角越大信号传播速度越快，信号穿过断层后传播速度会发生衰减，断层倾角越大速度衰减比例越小，层理面会使传播速度发生衰减，单个层理面对速度的影响较小，2个层理面对速度的影响较大；断层会使信号的最大幅值减小，主频率降低，频率区间向低频方向移动，断层倾角越大，最大幅值、主频率、频率区间越大。1个层理面对信号的影响较小，与无层理面的信号时频特征基本相同，2个层理面对信号的影响较大，会使信号的最大幅值、主频、频率区间有较大幅度的减小；断层的存在会导致声发射信号的瞬时能量发生巨大衰减，倾角越小衰减越为严重。研究成果可为射线理论下波速模型的建立提供理论依据。

来源：2025年第5期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

查看煤炭科学技术杂志2025年第5期