[发明专利]基于优势声发射震源能量特征的岩石长期强度确定方法

权利要求书

1.一种基于优势声发射震源能量特征的岩石长期强度确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

对标准岩石试件进行不少于6次纵波波速测试，得到岩石纵波波速的平均值；

在所述标准岩石试件上布置不少于6个声发射传感器，并记录每个所述声发射传感器的位置坐标；

将所述声发射传感器的位置坐标及所述纵波波速的平均值作为实验输入参数，对所述标准岩石试件进行分级蠕变破坏声发射震源定位试验，得到声发射震源的坐标；

分别提取所述声发射震源对应的波形文件，计算得到各个所述声发射声发射震源对应的P波到时与初动振幅，在此基础上，对各个所述声发射震源对应的矩张量进行求解，得到各矩张量对应的特征值；

根据所述特征值对声发射震源进行分类；

通过所述声发射震源的类型确定优势声发射震源；

对所述分级蠕变破坏声发射震源定位试验中的各级所述优势声发射震源的绝对能量进行拾取；

根据所述绝对能量计算各级蠕变过程中所述优势声发射震源的绝对能量的平均值；

根据所述各级蠕变过程中优势声发射震源的绝对能量平均值，绘制绝对能量平均值-蠕变应力曲线；

将所述绝对能量平均值-蠕变应力曲线上最低点与最低点之后第一个数据点对应的蠕变应力平均值作为岩石长期强度σ_∞。

2.如权利要求1所述的基于优势声发射震源能量特征的岩石长期强度确定方法，其特征在于，所述分级蠕变破坏声发射震源定位试验加载方式采用分级加载，加载速率控制在0.1MPa/s～0.5MPa/s之间，各级蠕变应力取βσ_ci，其中，σ_ci为单轴压缩条件下岩石起裂强度，β为系数其大小取1.0/1.1/1.2/1.3…n，n为公差为0.1等差数列，并且最大蠕变应力n_maxσ_ci小于岩石单轴抗压强度σ_c，即n_maxσ_ci＜σ_c。

3.如权利要求1所述的基于优势声发射震源能量特征的岩石长期强度确定方法，其特征在于，所述矩张量的求解具体为通过提取六个有效信号的初动振幅A_i，以及震源与传感器的距离R和方向余弦r，按式(1)求解矩张量M六个独立分量：

式中：A(x)—为初动振幅；

R,r—声源与传感器之的距离，及其方向余弦，由传感器坐标与震源坐标计算得到；

C_S—传感器灵感度相关系数，通过断铅方式进行标定；

Ref(t,r)—反应系数，通过断铅试验进行标定，取值为2，

由于矩张量各元素关于对角线对称，即mi_j＝m_ji，因此，在已知6个传感器对应的初动振幅A(x)、声源与传感器之的距离R，及其方向余弦r，传感器灵感度相关系数C_S与反应系数Ref(t,r)条件下，矩张量各元素m_ij完成求解。

4.如权利要求3所述的基于优势声发射震源能量特征的岩石长期强度确定方法，其特征在于，所述声发射震源进行分类具体为：

(1)由矩张量求得对应的3个特征值，其中最大、中间与最小的特征值定义分别定义为λ_max、λ_int、λ_min；

(2)对3个特征值进行归一化处理，得到X,Y,Z，其中X＝λ_max/λ_max，Y＝λ_int/λ_max，Z＝λ_min/λ_max；

(3)求解方程组

(4)根据X值，按式(3)对震源类型进行辨识