岩石不同破裂类型优势声发射特征识别与致灾机制实验研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51904105
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    27.0万
  • 负责人：
    梁鹏
  • 依托单位：
    华北理工大学
  • 学科分类：
    E0404.矿山开采基础理论
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

At present, the recognition effect of acoustic emission characteristics of different rock fracture types is not ideal, and the contribution mechanism of fracture types to disasters is not clear enough. In this project, three types of rock rupture (tension, shear and tension-shear composite rupture) during catastrophic process are taken as the research objects. With the help of acoustic emission technology, the experimental study on dominant characteristics recognition and contribution mechanism of different fracture types in rock catastrophic process is carried out. The special acoustic emission characteristics of tension and shear rupture were studied through the experiments of Brazilian disc splitting and direct shear acoustic emission monitoring. An acoustic emission recognition and extraction method of rock fracture type is established by using intelligent machine learning method. On this basis, three-point bending, Z-shear and uniaxial compression acoustic emission location experiments are carried out to classify three types of rupture. The temporal and spatial evolution characteristics of different types of cracks in typical rock fracture process are studied. It can reveal the contribution mechanism of different types of cracks in rock catastrophic process, which provides a theoretical basis for the prediction and prevention of dynamic disasters induced by rock fracture.
本项目针对目前岩石不同破裂类型声发射特征识别效果不理想、破裂类型致灾贡献机制不清晰的研究不足，以岩石灾变过程三种破裂类型（张拉、剪切和张-剪复合破裂）为研究对象，借助声发射技术，深入开展岩石灾变过程不同破裂类型的优势声发射特征识别与致灾贡献机制实验研究。通过开展岩石巴西圆盘劈裂与直剪声发射监测实验，研究张拉与剪切破裂的专属声发射特征。利用智能机器学习方法，建立一套基于声发射优势特征的岩石破裂类型识别与提取方法。在此基础上，开展岩石三点弯曲、Z型剪切和单轴压缩声发射定位实验，对典型破裂模式下三种破裂类型进行分类，研究岩石典型破裂过程不同类型裂纹的时空演化特征，揭示岩石灾变过程不同破裂类型的致灾贡献机制，为岩石破裂诱发的动力灾害的预测及防治提供理论基础。

结项摘要

本项目经过3年研究，在岩石张拉与剪切破坏声发射特征、岩石破裂类型识别模型和岩石破坏过程不同类型破裂致灾机制方面，取得以下重要研究成果：（1）以声发射横、纵波信号为基础，系统研究了岩石张拉与剪切破坏过程声发射时频域特征，总结得到了二者声发射相似性和差异性规律，相似性表现在声发射幅值-计数-能量三者之间两两呈正线性相关关系，差异性体现在剪切破坏的声发射频率更复杂，丰富和完善了对岩石破裂声发射特征的认识。（2）利用岩石破裂类型识别的声发射基本参数，构建了高斯混合模型与支持向量机算法相结合的岩石破裂类型识别方法，实验表明该方法可实现岩石破坏过程张拉和剪切破裂信号的识别与分类，进一步以识别方法为基础，以信号为桥梁，从声发射信号连续性、能量和频率特征方面提取了张拉、剪切破裂的显著量化特征，阐述了二者显著量化特征与声发射幅值的关系，为张拉与剪切破裂量化表征奠定基础。（3）联合声发射、热红外辐射和数值模拟等手段，深入揭示了岩石破坏过程张拉与剪切破裂的相互作用关系，及其对岩石失稳破坏的致灾机制，提出了一种基于声发射-热红外联合监测的岩石破裂致灾机制分析策略与技术模式，为岩石破裂灾变机制动态精准分析提供了新的方法和手段。基于上述研究成果，发表学术论文10篇，其中SCI收录3篇，EI收录2篇，北大中文核心期刊论文2篇；参加学术会议6次，作学术报告4次；培养硕士研究生2名。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（0）
三点弯曲试验下花岗岩应变场及损伤演化研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    地下空间与工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    梁鹏;李壮;刘俊岭;王聚贤;王骏涛
  • 通讯作者：
    王骏涛
Experimental study on failure characteristics of slabbing failure model specimen and rockburst mechanism
板坯破坏模型试件破坏特征及岩爆机理试验研究
  • DOI：
    10.1088/1755-1315/861/6/062098
  • 发表时间：
    2021-10
  • 期刊：
    IOP Conference Series: Earth and Environmental Science
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Peng Liang;Lin Sun;Xulong Yao;Baozhu Tian
  • 通讯作者：
    Baozhu Tian
三点弯曲试验条件下花岗岩声发射横纵波特征及损伤演化研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    应用声学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    梁鹏;刘俊岭;李壮;何吉民
  • 通讯作者：
    何吉民
Experimental study of the shear failure of granite based on full-field-strain monitoring using digital image correlation
基于数字图像相关全场应变监测的花岗岩剪切破坏实验研究
  • DOI：
    10.1088/1755-1315/861/2/022061
  • 发表时间：
    2021-10
  • 期刊：
    IOP Conference Series: Earth and Environmental Science
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Jia Qi Li;Peng Liang;Lin Sun;Xu Long Yao;Jun Ling Liu;Zhuang Li
  • 通讯作者：
    Zhuang Li
Fracture evolution and localization effect of damage in rock based on wave velocity imaging technology
基于波速成像技术的岩石裂缝演化及损伤定位效应
  • DOI：
    10.1007/s11771-021-4806-7
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Journal of Central South University
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Zhang Yanbo;Yao Xulong;Liang Peng;Wang Kexue;Sun Lin;Tian Baozhu;Liu Xiangxin;Wang Shanyong
  • 通讯作者：
    Wang Shanyong

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其他文献

基于波速场成像技术的岩石损伤评价研究
  • DOI：
    10.13722/j.cnki.jrme.2019.0497
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    岩石力学与工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张艳博;王科学;姚旭龙;黄艳利;孙林;梁鹏;田宝柱;梁精龙
  • 通讯作者：
    梁精龙
基于区域相关性的岩石损伤声发射探测与成像方法研究
  • DOI：
    10.13722/j.cnki.jrme.2017.0320
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    岩石力学与工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    姚旭龙;张艳博;孙林;杨震;刘祥鑫;梁鹏
  • 通讯作者：
    梁鹏
花岗岩卸荷损伤演化及破裂前兆试验研究
  • DOI：
    10.13827/j.cnki.kyyk.2016.06.005
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    矿业研究与开发
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张艳博;杨震;梁鹏;田宝柱
  • 通讯作者：
    田宝柱
贡嘎山原始森林区苔藓植物重金属含量及其对汞的吸附特征
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    应用生态学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    何磊;梁鹏;王定勇;杨永奎
  • 通讯作者：
    杨永奎
从影响线角度研究3塔悬索桥力学行为
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    公路交通科技
  • 影响因子：
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  • 作者：
    梁鹏;李万恒;吴向男;徐岳
  • 通讯作者：
    徐岳

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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