[发明专利]一种定量分析岩石脆度的装置及方法

权利要求书

1.一种定量分析岩石脆度的装置，其特征在于，所述装置包括：

样品容器，其配置为容纳岩心样品，所述样品容器上构造有开口和通孔；

超声波探头，其通过所述通孔定位安装在所述样品容器中的岩心样品上，配置为采集所述岩心样品的声发射信号，其中，所述装置包括包含2个超声波探头，所述样品容器构造有两个通孔，两个所述通孔分别构造在所述样品容器的侧壁上部和下部，两个所述通孔正交分布；

声发射采集装置，其配置为根据所述声发射信号获取声发射参数；

材料试验装置，其配置为向所述样品容器内的所述岩心样品提供应力以破坏所述岩心样品；

径向应变规以及轴向应变规，其通过所述开口定位安装在所述样品容器的岩心样品上，配置为配合所述材料试验装置获取所述岩心样品的应力-应变参数；

数据分析装置，其配置为根据所述岩心样品被破坏过程中同步采集的所述声发射参数以及所述应力-应变参数定量分析岩石脆度，其中，根据能量累计与时间关系曲线进行定性表征，并利用岩石发生宏观破坏前累计能量占岩石破坏发生时累计能量占比对岩石脆度进行定量分析，而后观测岩石发生宏观破坏前的声发射事件和释放能量来分析岩性特征，所述声发射参数包括超声波的波形、能量、上升时间参数。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述样品容器为中空的圆筒状。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述开口构造在所述样品容器的侧壁，所述开口的形状与所述径向应变规以及轴向应变规匹配。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超声波探头的采集超声波带宽为50KHz-750KHz。

5.一种定量分析岩石脆度的方法，其特征在于，所述方法包括：

制备岩心样品；

对容纳于样品容器内的所述岩心样品进行加载至破坏，在整个过程中利用超声波探头和声发射采集装置同步采集所述岩心样品的声发射参数，以及利用径向应变规以及轴向应变规同步采集所述岩心样品的应力-应变参数，其中，所述样品容器构造有两个通孔，两个所述通孔分别构造在所述样品容器的侧壁上部和下部，两个所述通孔正交分布，所述超声波探头有2个，所述超声波探头通过所述通孔定位安装在所述样品容器中的岩心样品上；

根据所述声发射参数以及所述应力-应变参数分析所述岩心样品的岩石脆度，其中，根据能量累计与时间关系曲线进行定性表征，并利用岩石发生宏观破坏前累计能量占岩石破坏发生时累计能量占比对岩石脆度进行定量分析，而后观测岩石发生宏观破坏前的声发射事件和释放能量来分析岩性特征，所述声发射参数包括超声波的波形、能量、上升时间参数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述岩石脆度的定量分析模型为：

其中，B_i为岩石的脆度系数，E_AE1为达到宏观破坏前声发射累计能量值，E_AE2为岩石达到宏观破坏时声发射累计能量值。