[发明专利]一种基于超声波波速的充填体抗压强度预测方法

权利要求书

1.一种基于超声波波速的充填体抗压强度预测方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤一、膏体试样的制备与养护

实测获取现场膏体充填体的材料比例，制作与现场膏体充填体相同材料比例的多个膏体试样；

步骤二、单轴载荷强度测试确定膏体试样σ～V关系的数据

利用单轴压缩试验机和超声波检测仪对多组膏体试样进行单轴载荷强度测试，直至膏体试样破裂为止，测得膏体试样的超声波波速V与应力σ关系的数据平均值，其中：

为超声波波速,m/s，

σ：为与超声波波速值V对应的膏体试样的载荷应力,MPa，

步骤三、通过σ～V关系的数据拟合建立膏体试样σ～V关系的数学模型σ～V关系的数学模型通式如下：

σ＝A+B×V

式中：A和B为待定常数。

通过该数学模型,只需要测定现场充填体的超声波速,能够计算出膏体试样的的载荷应力σ，进而预测现场膏体充填体的抗压强度。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声波波速的充填体抗压强度预测方法，其特征在于：所述的步骤一中制作膏体试样包括：

(1.1)膏体试样制备：按照实测现场充填体的材料比例，将配制好的尾砂、水泥和水置于搅拌机中搅拌均匀，然后进行模具装料，制成高100mm，直径为50mm的标准膏体试样；

(1.2)膏体试样养护：将制成的高100mm，直径为50mm的标准膏体试样置于湿度为95％，温度为20℃的恒温养护箱中养护，直到3～100天龄期。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声波波速的充填体抗压强度预测方法，其特征在于，所述的步骤二中单轴载荷强度测试确定σ～V关系的数据包括：

(2.1)膏体试样单轴载荷强度测试准备：

超声波检测仪采用瑞士Proceq公司研究的Pundit Lab+混凝土的超声波检测仪，在膏体试样养护3～100天的时候，对载荷作用下的膏体试样进行超声波脉冲速度(V)测试准备，测试前对膏体试样的两端端面进行抛光磨平，用于保证传感器表面与试样表面之间具有良好的耦合性，超声波检测仪包括发射器和接收器，将传感器发射器和接收器放在膏体试样两个相对的端面上，

(2.2)膏体试样单轴载荷强度测试过程：

膏体试样单轴抗压强度测试采用美国HUMBOLDT HM-5030加载试验机，其压力传感器精度为0.0001N，位移传感器测量精度在0.0001mm，最大加载能力为50kN，测试时加载速率设定为1mm/min，同组膏体试样最大应力值与最小应力值的差值在±10％范围内；测试时，一边开启单轴压缩试验机进行加载测定载荷应力σ，同时一一对应测定膏体试样的超声波波速V，直到膏体试样发生破坏，测试结束；重复测定至少三组以上膏体试样，最后求出超声波波速V的平均值和载荷应力σ的平均值。

4.根据权利要求3所述的一种基于超声波速的充填体抗压强度预测方法，其特征在于，

所述超声波检测仪的传播时间精度在0.1μs，测量频率为54kHz，测量基座的长度精度在0.1毫米以内。其传感器直径为42mm。