受載煤體超聲波動力學特征研究.pdf

1、超聲波測試技術是近40年來發(fā)展起來的一項新技術，是了解煤巖體物理特征與結(jié)構特征的一種重要的研究手段。
　　本文采用理論分析和實驗室實驗相結(jié)合的研究手段對煤樣的超聲波動力學特性進行了較為系統(tǒng)地研究。首先，分別在常溫常壓條件下和受載（單軸壓縮和劈裂拉伸）條件下，測試原煤煤樣的超聲波首波幅值和波速。接著，理論分析超聲波在煤體中傳播的衰減規(guī)律，將實驗結(jié)果與理論推導進行對比驗證。最后，結(jié)合求出的頻譜圖，分析了常溫常壓下和受載兩種條件下超聲波

2、主頻值的變化規(guī)律。
　　通過對原煤煤樣進行超聲波動力學特性的實驗室測試和理論分析，取得了以下主要結(jié)論：
　?。?）在常溫常壓下，分析了同一種不同長度煤樣的超聲波衰減規(guī)律，并從理論和實驗的角度提出了超聲波擴散衰減公式；不同變質(zhì)程度煤樣超聲波衰減的差別主要體現(xiàn)在粘滯吸收衰減方面；不同發(fā)射頻率下煤樣超聲波衰減研究表明，在50KHz、100KHz及500KHz三種發(fā)射頻率下超聲波的衰減以吸收衰減為主，在800KHz和1000KHz兩

3、種發(fā)射頻率下超聲波的衰減以散射衰減為主。
　?。?）在單軸壓縮及劈裂拉伸的整個階段，煤樣超聲波衰減系數(shù)隨著載荷的增加呈先減少后增加的變化規(guī)律，且相比于整個階段超聲波波速的變化，衰減系數(shù)的變化更為明顯；分階段建立了超聲波衰減系數(shù)與煤樣載荷之間的關系方程式，理論分析了受載條件下超聲波在煤體中的衰減規(guī)律。
　?。?）在常溫常壓下，煤樣主頻值隨著首波幅值減少、衰減系數(shù)的增加而下降；隨著換能器發(fā)射頻率的增加，煤樣超聲波主頻值相對于換能

4、器發(fā)射頻率值的變化程度而增加。在受載條件下，在衰減系數(shù)變化速率發(fā)生變化的時間點，超聲波主頻值都發(fā)生了明顯的變化，衰減系數(shù)最低處，其主頻值為最大值，煤樣破裂后，衰減系數(shù)急劇增加，其主頻值也降低到最低值；煤樣超聲波頻域最大振幅值都是呈現(xiàn)先增加而后減少的變化規(guī)律，與所對應的加載過程中衰減系數(shù)的變化規(guī)律相一致，都是在衰減系數(shù)最小時，對應的頻域最大振幅值最大；煤樣破裂后，其頻譜曲線產(chǎn)生畸變出現(xiàn)兩個峰值點，即雙峰狀。
　　綜上所述，本文通過對