[发明专利]基于Kaiser效应的类煤岩石地应力K点测试方法

说明书

本发明公开了一种基于Kaiser效应的类煤岩石地应力K点测试方法，利用未受扰动的低强度混凝土试件代替类煤试件，以减少原生赋存应力所产生的影响。采用两种谐振频率传感器同时对声发射信号进行采集，使用2个有代表性的声发射时域参数综合初步确定Kaiser效应点，同时按照其主频的分布特征对其准确性进行检验，最后从多频段能量分布特征方面再次进行验证，建立3种方法相互佐证、提高测试准确性的方法。

技术领域

本发明涉及地应力测试领域，尤其涉及一种基于声发射Kaiser效应的类煤岩石地应力K点测试方法。

背景技术

目前地应力测试方法有水压致裂法、应力解除法、应变恢复法、钻孔崩落法、声发射Kaiser效应法等，其中声发射Kaiser效应法具备简单、直观、易于大量测试的优点，能够实现地应力的精细测试。Kaiser效应测量地应力的关键是K点的选取，其选取方式在原有的参数选取法上不断创新，同时对其有效性进行了大量的研究，并取得了一定成果。

煤在赋存过程中所受的应力是否会对声发射Kaiser效应产生影响尚未明确，所以在应用声发射Kaiser效应测试地应力时，无法判断其测试的准确性。因此采用未受扰动(或力可计算的)混凝土试件代替煤进行地应力测试研究，可对其测试的准确性进行判断。

目前大部分成果主要采用单一谐振频率传感器对地壳中赋存的岩石进行破坏全过程声发射信号采集，进行K点确定时多采用单一参数进行分析，由于各类谐振频率传感器采集信号的差异性，以及声发射各参数分布特征的差异性，导致研究结果呈现出多样性，给声发射Kaiser效应测试地应力的应用带来困难。

发明内容

为解决上述提出的现有技术的不足支撑，本发明是提供一种基于声发射Kaiser效应的类煤岩石地应力K点测试方法，采用的技术方案如下：

一种基于声发射Kaiser效应的类煤岩石地应力K点测试方法，包括：

对类煤岩石试件进行单轴压缩试验，确定单轴压缩试验的载荷峰值，根据载荷峰值，对类煤岩石试件采用载荷加载的方式进行单轴压缩循环，直至加载至破坏，并对实验过程中通过声发射监控系统进行监控，并对声发射监控系统产生的声发射信号进行采集；

分析不同循环过程中，声发射信号采集装置采集的声发射信号的绝对能量和振铃计数的声发射Kaiser效应特征，同时对声发射信号采集装置采集的信号进行傅里叶变换，统计不同循环过程中的信号主频值；

分别依据声发射绝对能量和振铃计数的声发射Kaiser效应特征及不同循环过程中的信号主频值建立判定K点的初步依据；

对不同循环加载过程中，初步确定的K点附近的波形进行小波包三层分解，对各频带能量占比进行统计，分析在不同循环加载过程中各个频带能量占比的变化情况，对能量占比高的频段进行统计，分析K点处能量的分布特征，确定K点。

其中，对类煤岩石试件进行单轴压缩试验的步骤中，所述类煤岩石试件是利用未受扰动的混凝土试件代替进行实验。

其中，混凝土试件的制作工艺步骤包括：

对河砂进行晾晒，使用80目的筛子进行筛分，测量密度；

将试模周围用机油均匀涂抹，然后将水泥、筛分好的河砂、水按配比倒入试模；

试模制作完成后在常温环境下静置一天，然后进行编号拆模；拆模后，将混凝土试件浸泡在水中，进行保温，控制水温为20℃，养护至28d。

其中，声发射信号采集装置为R6α、NANO30两种谐振频率传感器。