[发明专利]一种基于矩张量分析的岩石声发射参数确定方法及系统

权利要求书

1.一种基于矩张量分析的岩石声发射参数确定方法，其特征在于，包括：

获取待测试岩石试样的宏观力学参数；

根据所述宏观力学参数构建所述待测试岩石试样的数值模型；所述数值模型包括多个岩石晶粒，各岩石晶粒之间通过胶结物粘结；

通过PFC软件加载所述数值模型，模拟待测试岩石试样的破坏过程，在所述PFC软件加载所述数值模型的过程中识别各微裂纹的破裂时间和位置；在所述PFC软件加载所述数值模型的过程中各岩石晶粒之间每个粘结点的断裂均表示一个微裂纹；

在所述PFC软件加载所述数值模型的过程中，若依次产生的两个微裂纹的岩石晶粒中有共同的岩石晶粒，且两个微裂纹产生的时间间隔小于当前声发射事件的持续时间，则所述两个微裂纹为同一声发射事件；当前声发射事件的初始持续时间为当前声发射事件的第一个微裂纹产生的持续时间，微裂纹产生的持续时间为裂纹在产生微裂纹的两个岩石晶粒中的较大直径中的传播时间，裂纹的传播速度为待测试岩石试样剪切波速的一半；

将一个声发射事件对应的所有微裂纹覆盖的空间范围作为对应声发射事件的空间范围，将声发射事件的空间范围内的所有微裂纹位置的几何中心作为对应声发射事件的震源位置；

根据矩张量分析的方法确定各声发射事件的声发射参数。

2.根据权利要求1所述的基于矩张量分析的岩石声发射参数确定方法，其特征在于，所述根据矩张量分析的方法确定各声发射事件的声发射参数，具体包括：

在所述PFC软件加载所述数值模型的过程中，当初始微裂纹产生后，在每个设定时间步，根据产生的微裂纹的岩石晶粒之间接触力的变化量以及接触位置确定微裂纹矩张量的各个分量；

根据微裂纹矩张量的各个分量确定微裂纹的标量矩；

将在一个声发射事件范围内的所有微裂纹中最大标量矩的值作为对应声发射事件的标量矩；

根据声发射事件的标量矩确定声发射事件的声发射参数。

3.根据权利要求2所述的基于矩张量分析的岩石声发射参数确定方法，其特征在于，所述根据声发射事件的标量矩确定声发射事件的声发射参数，具体包括：

根据声发射事件的标量矩确定声发射事件的震级；

根据声发射事件的震级确定声发射事件的能量。

4.根据权利要求1所述的基于矩张量分析的岩石声发射参数确定方法，其特征在于，所述宏观力学参数包括单轴抗压强度、弹性模量、泊松比和剪切波速。

5.根据权利要求1所述的基于矩张量分析的岩石声发射参数确定方法，其特征在于，所述根据所述宏观力学参数构建所述待测试岩石试样的数值模型，具体包括：

基于PFC软件构建所述待测试岩石试样的数值模型；

根据所述宏观力学参数，通过试错法标定所述数值模型中岩石晶粒和岩石晶粒之间接触的微观参数。

6.一种基于矩张量分析的岩石声发射参数确定系统，其特征在于，包括：

宏观力学参数获得模块，用于获取待测试岩石试样的宏观力学参数；

数值模型构建模块，用于根据所述宏观力学参数构建所述待测试岩石试样的数值模型；所述数值模型包括多个岩石晶粒，各岩石晶粒之间通过胶结物粘结；

各微裂纹的破裂时间和位置确定模块，用于通过PFC软件加载所述数值模型的过程中识别各微裂纹的破裂时间和位置；在所述PFC软件加载所述数值模型的过程中各岩石晶粒之间每个粘结点的断裂均表示一个微裂纹；

同一声发射事件确定模块，用于在所述PFC软件加载所述数值模型的过程中，若依次产生的两个微裂纹的岩石晶粒中有共同的岩石晶粒，且两个微裂纹产生的时间间隔小于当前声发射事件的持续时间，则所述两个微裂纹为同一声发射事件；当前声发射事件的初始持续时间为当前声发射事件的第一个微裂纹产生的持续时间，微裂纹产生的持续时间为裂纹在产生微裂纹的两个岩石晶粒中的较大直径中的传播时间，裂纹的传播速度为待测试岩石试样剪切波速的一半；

空间范围和震源位置确定模块，用于将一个声发射事件对应的所有微裂纹覆盖的空间范围作为对应声发射事件的空间范围，将声发射事件的空间范围内的所有微裂纹位置的几何中心作为对应声发射事件的震源位置；

声发射参数确定模块，用于根据矩张量分析的方法确定各声发射事件的声发射参数。