[發明專利]一種分析工程擾動影響下煤巖強度劣化耦合特征的方法

有效

• 申請號: 201710353637.2
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107192600B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 單鵬飛;來興平
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 代理公司: 西安中科匯知識產權代理有限公司 61254
• 代理人: 韓冰

1.一種分析工程擾動影響下煤巖強度劣化耦合特征的方法，其特征在于，包括以下步驟：

Step1：改造現有壓力機，使其能與X射線機配套使用并且能輸出多種類型的載荷；

Step2：現場采集煤巖體試樣，加工后進行巖石力學實驗，動態實時獲取在不同工程擾動環境影響下裂隙巖體內部裂隙的演化過程的DR掃描圖像；

Step3：對MATLAB軟件進行二次開發，使其能二值化處理DR掃描圖像，利用MATLAB軟件二值化處理DR掃描圖像，在處理圖像的過程中，DR掃描圖像的透光區定義為1，非透光區定義為0，結果矢量化處理后得到裂隙數據；

Step4：開展地應力反演計算，推導區域地應力反演計算的解析表達式，得出區域地應力變化規律，給出采樣區域的垂直地應力與水平主應力的數值，其中，區域地應力反演計算的解析表達式為：

式中，A為過度矩陣；σ⁰為應力矩陣；為剛度的轉置矩陣；B_x為x方向的應變矩陣；B_y為y方向的應變矩陣；B_xy為xy平面內的應變矩陣；E為巖體的彈性模量，為常數；σ_x為垂直地應力；σ_y為最小水平主應力；τ_xy為切應力；u¹為已知的測量點位移量；

Step5：用COMSOL Multiphysics滲流計算軟件構建應力-裂隙-滲流作用下煤巖強度耦合特征計算模型，并將裂隙數據以及采樣區域的垂直地應力、水平主應力融入計算模型，完成耦合模型的構建，其中，COMSOL Multiphysics滲流計算軟件所構建的應力-裂隙-滲流作用下煤巖強度耦合特征計算模型為：

式中，ρ_s為煤巖體的密度；ρ為水體的密度；ε為煤巖體應變系數；t為時間；v為水的粘性系數；v_s為煤巖體的粘性系數；μ為泊松比；k為煤巖體的初始滲透率。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在Step1中，所述多種類型的載荷包括：靜載荷、靜載荷+不同沖擊速率的沖擊載荷、靜載荷+正弦波動載荷、靜載荷+地震波載荷、靜載荷+正弦波動載荷+地震波載荷、靜載荷+恒定沖擊速率的沖擊載荷+地震波載荷和靜載荷+正弦波動載荷+不同沖擊速率的沖擊載荷。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在Step2中，按國際巖石力學學會的巖石測試標準，將煤巖體試樣加工成邊長為60mm的立方體。