岩石作为工程地质结构的重要组成部分,在各类工程建设中具有基础性的作用。岩体的失稳与破坏会给工程带来灾难性的影响。由于岩石分布环境隐蔽复杂、不确定性多,对岩石岩性检测难度大。在诸多的检测方法中,声波无损检测通过测试岩石的声学性质,进而获得岩石物理力学性质,是岩石质量评价的一种重要技术手段。岩石的振动信号蕴含着丰富的岩性信息,其中频谱信号能够反映被测岩石的特性,通过提取岩石声波频谱中振动特性的特征信号,可以识别不同岩石的岩性特征。由于声波频谱特征信号的提取依赖于专业人员的分析,因此开发能够快速自动地识别岩石特性的智能检测仪器存在实际的工程需求。本文主要研究内容及结果如下:(1)开发了智能岩石声波频谱特征识别分析软件。根据声波在岩石传播系统中的频谱特性,基于LabVIEW开发集成环境、岩性特征识别方法开发了智能岩石声波频谱特征识别软件;软件主要有岩石的波形采集、数据处理分析、岩石特征识别、数据截取与存储等功能模块,实现了将声波信号在时域中的波形转变为频域的频谱,并通过频域信号能量积分来获得声波数据在频域中的特征量,进而实现对声波信号的定量分析。(2)实现了岩石智能声波频谱特征识别软件与应用装置的系统集成。将软件与硬件应用集成为一个完整的测试系统。针对测试面为弧形的岩石试件进行换能器设计和改进,根据岩石声波信号的特点研制了收声装置,设计使用了多级窄带高频及中频滤波器、音质压缩扩展等技术消除嘈杂环境中噪音信号的干扰,提高采集声波信号的稳定性。岩石声波采集测试软件与硬件装置系统集成后,经测试分析,整体应用结果显示对不同岩石特征能进较好的分析识别。(3)测试了典型岩石标准试件的声学传播特性。通过岩石声波衰减频率特性试验,得到不同岩石波形、声波衰减和频率特征,确定了不同岩石的声波衰减系数,玄武岩的衰减系数为0.0011、花岗岩为0.0236、大理岩为0.0457、灰砂岩为0.0176、红砂岩为0.0071,从而依据岩石的声波衰减系数进行岩石种类的判别。本文通过典型岩石的声波测试实验确定了不同岩石的声波衰减系数,依据岩石的声波衰减程度进行岩石种类的判别。根据实际需求设计开发了基于声波频谱特性的岩石特征识别系统,对岩石岩性的识别具有一定的应用价值。