[发明专利]一种用于受载岩石损伤的检测方法有效
申请号: | 202111304758.0 | 申请日: | 2021-11-05 |
公开(公告)号: | CN114002326B | 公开(公告)日: | 2023-08-04 |
发明(设计)人: | 龙士国;何炼 | 申请(专利权)人: | 湘潭大学 |
主分类号: | G01N29/04 | 分类号: | G01N29/04;G01N29/28;G01N29/44;G01N3/08 |
代理公司: | 湖南乔熹知识产权代理事务所(普通合伙) 43262 | 代理人: | 安曼 |
地址: | 411105 湖南*** | 国省代码: | 湖南;43 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 用于 岩石 损伤 检测 方法 | ||
本发明公开了一种用于受载岩石损伤的检测方法,所述方法是对待测岩石材料同时进行声波测试和单轴压缩试验,将所得声波信号进行数据处理,得不同荷载作用下岩样的声波信号频域图,将声波信号频域图中的频率区间划分为多个等宽频段,在划分的所有等宽频段区间中,选取声波信号集中且峰值明显的频段,计算得所选区间内岩样声波信号的频域能量Esubgt;f/subgt;,将频域能量Esubgt;f/subgt;代入公式(2)计算岩样声波信号的频域能量比δ,δ值越大,裂纹越多,损伤越大。与现有技术相比,本发明提供的用于受载岩石损伤的检测方法,将接收到的声波信号进行数据处理,通过定义的无量纲参数频域能量比δ判断所测岩样损伤。
技术领域
本发明涉及一种检测方法,属于声波检测技术领域,尤其是涉及岩石类材料在受载过程损伤破坏的检测方法。
背景技术
岩石作为一种脆性复合材料,当外力作用时,会对其内部产生损伤,从而导致岩石失稳破坏,最终致使结构承载能力降低,并有可能造成巨大的工程问题,因此,对受载岩石的破坏机制进行检测显得尤为重要。
声波检测作为一种便携、有效、操作方便的无损测量方式,广泛应用于检测岩石内部结构的破坏规律,目前在受压岩石破坏过程中的声学特征研究方面,国内研究人员进行了大量的室内试验研究,杨爽等人对单轴压缩过程中的大理岩进行波速变化特征与频谱分析,得到随着岩石内部的孔隙、裂纹被压密,纵波波速增大,频域信号的低频段能量逐渐向高频段转移,可以通过高频段信号能量来判断岩石的破坏规律。纪洪广等人对花岗岩单轴受压条件下声波信号频率特征试验研究得到,高频高幅值频率信号的突然增多预示花岗岩有破坏危险。对于上述频域信号特征参数与岩石材料力学参数之间的定量关系很难实现对岩石临界破坏前兆信息的快速有效识别。
发明内容
本发明所解决的技术问题是,针对现有技术的不足,提供一种用于受载岩石损伤的检测方法,是通过对单轴压缩过程中的岩石进行声波检测,获取其声波信号,再对提取的信号进行数据处理,从而达到快速、准确的检测目的。
本发明提供的用于受载岩石损伤的检测方法,是对待测岩石材料进行不同荷载作用下岩样的声波检测,将声波检测所得声波信号频域图中的频率区间划分为多个等宽频段,在划分的所有等宽频段区间中,选取声波信号集中且峰值明显的频段,计算所选区间内岩样声波信号的频域能量Ef,通过所得频域能量Ef计算不同荷载作用下岩样声波信号的频域能量比δ,δ值越大,裂纹越多,损伤越大。
上述技术方案为:用于受载岩石损伤的检测方法,是对待测岩石材料同时进行声波测试和单轴压缩试验,将所得所有受载岩样的声波信号进行数据处理,得不同荷载作用下岩样声波信号频域图,将不同荷载作用下岩样声波信号频域图中的频率区间划分为多个等宽频段,在划分的所有等宽频段区间中,选取声波信号集中且峰值明显的频段,根据公式(1)计算得所选区间内岩样声波信号的频域能量Ef,将单轴压缩试验过程中所得应力应变数据与公式(1)计算而得的频域能量Ef代入公式(2)计算不同荷载作用下岩样声波信号的频域能量比δ,从而得出岩石的破坏时刻(当作用在岩样上的力越大,岩石裂纹会增加,即岩样的损伤会增大,此时相对应的δ值越大,因此,δ值越大,裂纹越多,损伤越大):
其中,频域能量Ef为声波信号在区间(f1,f2)上的能量,A(f)是通过快速傅里叶变化所得声波频域信号图的变化曲线,f1为声波信号频域图中所选声波信号集中且峰值明显的频段的起始频率,f2为声波信号频域图中所选声波信号集中且峰值明显的频段的截止频率;
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