花岗岩劈裂破坏电磁-震动有效信号重构与混沌特征
宋大钊1
童永军1
邱黎明2
韦梦菡1
王满3
郭明功4
1.北京科技大学土木与资源工程学院,北京 1000832.北京科技大学土木与资源工程学院,北京 100083;炼焦煤资源绿色开发全国重点实验室,河南平顶山 4670363.炼焦煤资源绿色开发全国重点实验室,河南平顶山 4670364.平顶山天安煤业股份有限公司,河南平顶山 467036
摘要：电磁辐射、震动监测技术广泛应用于地下工程动力灾害的监测预警,对地下工程的安全高效开发具重要意义.深入研究电磁-震动信号有助于推动岩体监测预警技术的发展,然而当前电磁辐射和震动信号(电磁-震动)分析主要集中于信号的相关性和时频特征,对于花岗岩破裂电磁-震动信号的非线性动力特征研究较少,相关特征尚未明确.基于此,利用经验模态信号(EMD)重构和分形理论相结合的方法,分析了花岗岩劈裂破坏电磁-震动信号的混沌特征,揭示了电磁-震动信号非线性动力特征.研究结果表明:花岗岩劈裂破坏产生的电磁辐射与震动信号在时间上具有较好的一致性,劈裂破坏产生的电磁-震动信号频谱集中在中低频段;花岗岩破坏有效电磁辐射信号的盒维数DE=1.600 6,有效震动信号的盒维数DA=1.594 8,两者频率结构特征高度相似;利用EMD分解重构方法可以获得花岗岩破裂有效电磁辐射与震动信号,使用EMD分解重构去除了高频存在的干扰对花岗岩破裂电磁-震动信号中的混沌特征描述更为精准.有效电磁辐射与震动信号包含的低频、大能量信号比原始信号更多,更能表征微小裂纹扩展;重构后电磁-震动信号的不均匀度相较于初始信号整体有明显的上升,不同能量信号出现的频率关系整体出现下降,重构后的有效电磁-震动信号以低频、大能量信号为主,但震动信号的不均匀程度大于电磁辐射.
关键词：电磁-震动信号信号重构经验模态分解混沌分析分形维数
分类号：TD326(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52327804)
论文发表日期：2024-03-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 1375-1387 )
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