[发明专利]基于声发射数据和应力数据确定岩石裂纹起裂应力的方法

说明书

本发明公开了一种基于声发射数据和应力数据确定岩石裂纹起裂应力的方法，属于岩体损伤预测技术领域，具体为：获取原始声发射和应力数据，记录峰值应力并进行平滑化处理；计算声发射曲线上每个数据点的位移常数；通过位移常数得到变换后的数据；确定初始点、上限坐标和下限坐标；绘制线性参考线，计算参考线和声发射曲线之间每个应力值的声发射累计计数的差值，获得最大差值对应的点；对应的点对应的应力水平为岩石裂纹起裂应力值。采用上述一种基于声发射数据和应力数据确定岩石裂纹起裂应力的方法，以对加载过程中岩石损伤进行定量分析，从而解决现有确定方法不能客观地反映岩石初始损伤的状况以及确定结果误差大的问题。

技术领域

本发明涉及岩体损伤预测技术领域，尤其是涉及基于声发射数据和应力数据确定岩石裂纹起裂应力的方法。

背景技术

准确理解并正确描述地下岩石工程围岩的裂纹起裂阈值，对工程建设和运营中岩爆、冒顶、剥落和坍塌等灾害的预测预报具有重要的实际意义。为了预测岩石损伤的起始，现有技术通过基于应变的方法，如横向应变法、裂纹体积应变法等。此外，基于对监测数据的分析，也提出了一些现象学标准及裂纹起裂或损伤起始阈值方法，如声发射振铃计数法等。但是，目前这些岩石损伤表征方法在应用于大量数据分析时的可靠性和可重复性较差。因此，亟需一种可靠的岩体损伤预测方法。

发明内容

本发明的目的是解决上述背景技术存在的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于声发射数据和应力数据确定岩石裂纹起裂应力的方法，具体步骤如下：

步骤S1：获取原始声发射和应力数据，记录峰值应力，并绘制轴向应力-声发射累计计数平面图；

步骤S2：对原始数据进行平滑化处理；

步骤S3：计算应用于声发射曲线上每个数据点的位移常数；

步骤S4：将声发射曲线上的每个数据点减去位移常数得到变换后的数据；

步骤S5：确定初始点和上限坐标；

步骤S6：通过在上限坐标和初始点坐标之间绘制直线来确定下限坐标；

步骤S7：在上限坐标和下限坐标之间绘制一条线性参考线，计算参考线和声发射曲线之间每个应力值的声发射累计计数的差值，获得最大差值对应的点；

步骤S8：与计算得到的最大声发射累计计数差值相对应的应力水平为岩石裂纹起裂应力值。

优选的，平滑处理具体为采用移动平均方法，移动跨度设置为峰值应力60%~80%时声发射累计计数数量的12%~16%，得到平滑后的数据。

优选的，计算位移常数具体为：

记录峰值应力10%~30%和50%~70%时的声发射累计计数，并计算应用于声发射曲线上每个数据点的位移常数 M_{i, j}，计算公式如下：

其中 ，为待评估样本数据峰值应力的 i倍时的声发射累计计数， i= 10%~30%；为待评估样本数据峰值应力的 j倍时的声发射累计计数， j= 50%~70%； a和 b为修正系数。