[發明專利]一種巖石壓縮破壞預測方法

在審

• 申請號: 201710390636.5
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107101888A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 陳凡秀;王日龍;馬鴻洋;張黎明
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 青島高曉專利事務所37104
• 代理人: 張世功

1.一種巖石壓縮破壞預測方法，其特征在于：該方法在巖石壓縮破壞預測裝置中實現的，該裝置的主體結構包括：萬能試驗機、萬能試驗控制系統、CCD工業相機和電腦，萬能試驗機用以壓縮砂巖試樣，萬能試驗控制系統與萬能試驗機連接，用以控制萬能試驗機的啟動和停止，所述萬能試驗機的前方置有CCD工業相機，用以對萬能試驗機在壓縮砂巖試樣過程進行圖像采集，所述CCD工業相機與電腦相連，用以保存采集的圖像，利用該巖石壓縮破壞預測裝置進行巖石壓縮破壞預測的方法按照如下步驟進行：

S1、選擇砂巖試樣的尺寸為直徑50mm，高100mm的圓柱體，將砂巖試樣的前表面噴黑色啞光漆作為散斑，散斑用以作為對比變形前后的重要信息，所述散斑均勻隨機分布；

S2、調試CCD工業相機和萬能試驗機，將砂巖試樣置于萬能試驗機的正中間位置，并將砂巖試樣上噴有散斑的一面朝向CCD工業相機，將萬能試驗機的加載速度調至0.1Mpa/s，采集速度2幅/s，光源采用普通白光，根據成像亮暗程度進行光源亮度增減，以使光源達到符合要求的亮度；

S3、按照步驟2所述方式調整好位置后，利用CCD工業相機拍攝一幅bmp格式圖像作為變形前的原始參考圖像存儲至電腦，作為初始對比圖像備用；

S4、啟動萬能試驗機和CCD工業相機，利用CCD工業相機采集萬能試驗機壓縮砂巖試樣過程的圖像，并將采集到的圖像作為變形后的序列目標圖像；上述過程持續至砂巖試樣壓縮破壞后，關閉萬能試驗機和CCD工業相機，結束圖像采集；

S5、從步驟4中將采集到的圖像挑選出10-15幅備用，圖像選擇以臨近破壞時間段為主；

S6、利用數字圖像相關方法，對步驟3采集得到的原始圖像和步驟5篩選的變形后的目標圖像進行對比分析，得到變化后的圖像相對于變化前的圖像的位移和應變信息，其中，數字圖像相關方法的原理是：利用對比變形前后兩幅圖片的灰度信息，尋找到與變形前相關性最大的區域作為變形后的子區，從而計算得出變形后的位移和應變信息，具體相關性計算公式如下：

C(u,v)=Σx=-MMΣy=-MM[f(x,y)-fm][g(x+u,y+v)-gm]Σx=-MMΣy=-MM[f(x,y)-fm]2Σx=-MMΣy=-MM[g(x+u,y+v)-gm]2---(1)]]>

其中:f(x,y)和g(x+u,y+v)分別表示圖像各個像素點的灰度值；f_m和g_m是其圖像子區的平均灰度值；u、v是子區中心的位移，單位為像素；

S7、由步驟6得到全場的應變信息，從全場的應變信息中選取多個典型的點作為研究對象，例如典型點選取為前期破壞點A、中期破壞點B、末期破壞點C和全程未破壞點D來作為對比點，分別作出四個點的應變值隨時間的變化曲線，得到四個點在壓縮過程中的應變變化，從而獲得砂巖破壞時的應變值大小，作出應變-時間關系；

S8、根據作出應變-時間曲線，分析得到砂巖式樣的破壞應變閾值，發現在發生破壞時都會有應變值得突變，取突變前的應變值作為破壞閾值的判斷，實現砂巖破壞預測。