一种岩石失稳判别方法、装置及存储介质与流程

本发明涉及岩石力学，尤其涉及一种岩石失稳判别方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、在我国建设迅速发展的时期，许多土木工程、水利工程和矿业工程等众多项目涉及到裂隙岩体的问题。复杂的裂隙岩体往往形成于特殊的地质条件下，其力学性质具有极强的非均质性和各向异性。同时许多矿业工程的埋深增大，地应力变得很高且分布复杂，导致工程现场岩石发生各种变形和破坏，冲击地压事故的危害非常严重，而这些破坏的前兆信息我们是很难捕捉到的。

2、由于对于原始小裂纹发展为破坏性贯穿裂纹的前兆过程和扩展机理尚未完全解释清楚，为了深入了解岩石介质的破坏性质转化规律和破裂失稳的前兆本质特征，必须在实验室内采用不同的监测手段，系统全面地研究整个岩石破裂过程中的前兆性规律。

3、目前，对于煤岩体的研究主要集中在单一监测手段等方面，受到实验条件限制，对于岩石即将发生破坏的前兆信息联合判别的方案尚不充分。因此，有效地结合岩石内部裂纹的扩展情况来判别其微观破裂的前兆信息极为重要，能够为进一步研究煤矿冲击地压的发生机理提供理论依据，具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的第一个目的在于提出一种岩石失稳判别方法，以实现岩石失稳前兆的准确分析。

3、本发明的第二个目的在于提出一种岩石失稳判别装置。

4、本发明的第三个目的在于提出另一种岩石失稳判别装置。

5、本发明的第四个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。

6、本发明的第五个目的在于提出一种计算机程序产品。

7、为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种岩石失稳判别方法，包括：

8、对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收所述施压过程中的声发射特征信息；所述施压过程是对所述待检测岩石样品施加持续变化的压力；

9、获取所述声发射特征信息中的频率参数，所述频率参数包括峰频和中心频率；对任一所述频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于所述回归曲线求取关联维数，以确定所述频率参数的分形信息；

10、对所述应力应变曲线与所述分形信息进行联合绘图，基于所述联合绘图确定所述待检测岩石样品的失稳前兆。

11、在一些可能的实现方式中，所述基于所述联合绘图确定所述待检测岩石样品的失稳前兆，包括：

12、所述联合绘图包括所述应力应变曲线和分形信息曲线，提取所述分形信息曲线中的最大值和最小值，以所述最大值和最小值对应的应力应变曲线的应力作为所述待检测岩石样品的失稳前兆。

13、在一些可能的实现方式中，所述对所述应力应变曲线与所述分形信息进行联合绘图，包括：

14、以时间作为横坐标轴，分别以应力和分形信息作为纵坐标轴，生成复合坐标轴；在所述复合坐标轴中绘制所述应力应变曲线和所述分形信息曲线，完成所述联合绘图。

15、在一些可能的实现方式中，所述对任一所述频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线，包括：

16、确定局部范围，对任一所述频率参数在所述局部范围内进行局部加权回归散点曲线计算，将所述局部范围顺序推进，得到拟合的多项式回归曲线。

17、在一些可能的实现方式中，所述基于所述回归曲线求取关联维数，以确定所述频率参数的分形信息，包括：

18、通过对所述回归曲线进行相空间重构，获取所述关联维数，以所述关联维数作为对应所述频率参数的分形信息。

19、在一些可能的实现方式中，该方法还包括：

20、采集所述待检测岩石样品的ct图像和数字图像，依据所述ct图像和所述数字图像对所述失稳前兆进行验证。

21、在一些可能的实现方式中，所述ct图像的采集装置、所述数字图像的采集装置以及所述施压过程的压力控制装置同时开启并同时关闭。

22、为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种岩石失稳判别装置，包括：

23、信息获取模块，用于对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收所述施压过程中的声发射特征信息；所述施压过程是对所述待检测岩石样品施加持续变化的压力；

24、信息分析模块，用于获取所述声发射特征信息中的频率参数，所述频率参数包括峰频和中心频率；对任一所述频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于所述回归曲线求取关联维数，以确定所述频率参数的分形信息；

25、失稳判别模块，用于对所述应力应变曲线与所述分形信息进行联合绘图，基于所述联合绘图确定所述待检测岩石样品的失稳前兆。

26、为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了另一种岩石失稳判别装置，包括存储器，收发机，处理器：

27、存储器，用于存储计算机程序；收发机，用于在所述处理器的控制下收发数据；处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序并执行以下操作：

28、对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收所述施压过程中的声发射特征信息；所述施压过程是对所述待检测岩石样品施加持续变化的压力；

29、获取所述声发射特征信息中的频率参数，所述频率参数包括峰频和中心频率；对任一所述频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于所述回归曲线求取关联维数，以确定所述频率参数的分形信息；

30、对所述应力应变曲线与所述分形信息进行联合绘图，基于所述联合绘图确定所述待检测岩石样品的失稳前兆。

31、为了实现上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器被执行时，使得电子设备能够执行本发明第一方面实施例提出的一种岩石失稳判别方法。

32、为了实现上述目的，本发明第五方面实施例提出了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品中的指令处理器执行时，执行本发明第一方面实施例提出的一种岩石失稳判别方法。

33、本发明至少包括如下有益效果：

34、对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收施压过程中的声发射特征信息；获取声发射特征信息中的频率参数；对任一频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于回归曲线求取关联维数，以确定频率参数的分形信息；对应力应变曲线与分形信息进行联合绘图，基于联合绘图确定待检测岩石样品的失稳前兆。通过应力应变曲线和声发射特征信息相互结合，为岩石失稳前兆分析提供了新的实验测试技术，令岩石失稳判别依据更加充分，岩石失稳判别结果更加准确，在岩石破裂监测、地下矿山微震监测及冲击地压防治减灾等方面均具有潜在的应用价值。

35、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种岩石失稳判别方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述联合绘图确定所述待检测岩石样品的失稳前兆，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述应力应变曲线与所述分形信息进行联合绘图，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对任一所述频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述回归曲线求取关联维数，以确定所述频率参数的分形信息，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述ct图像的采集装置、所述数字图像的采集装置以及所述施压过程的压力控制装置同时开启并同时关闭。

8.一种岩石失稳判别装置，其特征在于，包括：

9.一种岩石失稳判别装置，其特征在于，包括存储器，收发机，处理器：

10.一种非临时性计算机可读存储介质，其特征在于，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如权利要求1至7任一项所述的方法。

技术总结
本发明提出一种岩石失稳判别方法、装置及存储介质，涉及岩石力学技术领域。其中，方法包括：对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收施压过程中的声发射特征信息；获取声发射特征信息中的频率参数；对任一频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于回归曲线求取关联维数，以确定频率参数的分形信息；对应力应变曲线与分形信息进行联合绘图，基于联合绘图确定待检测岩石样品的失稳前兆。通过应力应变曲线和声发射特征信息相互结合，为岩石失稳前兆分析提供了新的实验测试技术，使岩石失稳判别结果更加准确。

技术研发人员：赵善坤,秦凯,王寅,蒋军军,李一哲,张广辉,苏振国,赵阳,张宁博
受保护的技术使用者：煤炭科学技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14