[发明专利]一种岩石单轴抗压强度预测系统与方法

说明书

本公开提供了一种岩石单轴抗压强度预测系统与方法，包括点荷载强度测试模块、纵波波速测试模块、岩石回弹值测试模块和强度预测模块，纵波波速测试模块用于对岩石进行纵波波速测试，并将岩石纵波波速传递给强度预测模块；岩石回弹测试模块用于对岩石进行回弹测试，并将岩石回弹值传递给强度预测模块；点荷载强度测试模块用于对点荷载试验加载破坏后岩石破裂面进行图像采集，计算岩石破裂面面积；强度预测模块被配置为根据接收到的信息，根据预先设定的预测模型，输出岩石的单轴抗压强度预测结果。

技术领域

本公开属于岩石抗压强度测试领域，涉及一种岩石单轴抗压强度预测系统与方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

岩石强度是岩体力学中最基本的参数，是隧道开挖方案选择、隧道布置与支护、隧道突涌水灾害防治等必不可少的基础参数。《工程岩体分级标准》也将岩石单轴抗压强度作为岩石坚硬程度的定量指标。采用实验室单轴抗压强度试验获取施工现场的岩石强度，常需要经过钻机取芯、岩石运输、标准件加工打磨、试验机试验、数据处理等五大步骤，而岩石取样困难，获得标准试样成本高、岩石单轴抗压强度确定时间长，很难满足施工现场对岩石单轴抗压强度实时获取的要求。为了满足施工现场对岩石强度测试的要求，现有技术中存在点载荷强度试验，点载荷强度试验可以针对不规则形状、圆柱体试样快速进行大量试验，是一种简易快速地测定岩石强度的试验方法，可以通过测试点载荷强度间接获得其单轴抗压强度。但是该方法存在一定缺陷，岩石破裂后面积测量不准，利用点荷载强度预测单轴抗压强度预测精确度不高。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种岩石单轴抗压强度预测系统与方法，本公开能够快速获取岩石点荷载强度、岩石波速和岩石回弹值，利用机器学习技术预测岩石岩性并选择对应的岩石强度预测模型，提供单轴抗压强度预测结果。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种岩石单轴抗压强度预测系统，包括点荷载强度测试模块、纵波波速测试模块、岩石回弹值测试模块和强度预测模块，其中：

所述纵波波速测试模块用于对岩石进行纵波波速测试，并将岩石纵波波速传递给强度预测模块；

所述岩石回弹测试模块用于对岩石进行回弹测试，并将岩石回弹值传递给强度预测模块；

所述点荷载强度测试模块包括点荷载试验机、岩石破裂面采集模块和岩石破裂面面积计算模块，所述点荷载试验机对岩石进行点荷载试验，并将点荷载应力和岩石变形量数据传输给强度预测模块，所述岩石破裂面采集模块对点荷载试验加载破坏后岩石破裂面进行图像采集，所述岩石破裂面面积计算模块对图像采集结果进行处理，计算岩石破裂面面积；

所述强度预测模块被配置为根据接收到的信息，以及预先训练好的神经网络模型，输出岩石的单轴抗压强度预测结果。

作为可能的实施方式，所述点荷载试验机包括基座、上锥形压头、弹性件、支撑横梁、支撑柱、千斤顶和下锥形压头，其中，基座上设置有两个垂直于基座的支撑柱，两个支撑柱之间设置有支撑横梁一和支撑横梁二，所述支撑横梁二上固定有下锥形压头，基座上设置有千斤顶，所述千斤顶能够带动支撑横梁一和上锥形压头上下移动，所述上锥形压头和下锥形压头相对设置，所述弹性件设置于支撑柱或支撑横梁二上，能够将岩石活动固定于上锥形压头和下锥形压头之间。

所述点荷载试验机还包括位移计和压力传感器，所述压力传感器检测上锥形压头或下锥形压头的压力，所述位移计固定于支撑柱上，能够采集岩石的变形量。

作为可能的实施方式，所述弹性件包括弹性绳和弹性网兜，所述弹性绳的一端设置于支撑柱或支撑横梁上，另一端连接弹性网兜，所述弹性网兜内部用于容纳岩石。