[發明專利]一種基于超聲波波速的充填體抗壓強度預測方法

在審

• 申請號: 201910373368.5
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110057917A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 東龍賓;王少泉;易宏順;周育;程崇強
• 申請（專利權）人: 中冶北方（大連）工程技術有限公司
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07
• 代理公司: 鞍山貝爾專利代理有限公司 21223
• 代理人: 林治錦

本發明公開一種基于超聲波波速的充填體抗壓強度的預測方法，該方法通過室內相似材料試驗制備膏體標準試樣，單軸載荷強度測試確定膏體試樣σ～V關系的數據，利用單軸壓縮試驗機和超聲波檢測儀對多組膏體試樣進行單軸載荷強度測試，直至膏體試樣破裂為止，測得膏體試樣的超聲波波速V與應力σ關系的數據平均值，通過σ～V關系的數據擬合建立膏體試樣σ～V關系的數學模型,通過該數學模型,只需要測定現場充填體的超聲波速,能夠計算出膏體試樣的的載荷應力σ，進而預測現場膏體充填體的抗壓強度。該方法可以方便快捷的獲取充填體的強度，避免現場原位巖心取樣擾動對膏體充填體的影響，為礦井生產的合理安排提供數據支持。

技術領域

本發明屬于礦山膏體充填及礦山充填材料強度預測相關技術領域，具體涉及一種基于超聲波波速的充填體抗壓強度的預測方法。

背景技術

膏體充填體在相鄰礦體開挖過程中必須滿足一定的穩定性，以確保一個安全的地下工作環境，因此特定齡期的強度是膏體的一個重要的性能評價指標。在實際應用中，通常采用室內試驗和現場原位巖心取樣的單軸抗壓強度來評價膏體的力學性能，然而這兩種傳統的測試方法都存在一定的弊端，前者需要消耗大量的材料進行試樣的制備，除了特定的養護環境之外，還需要具備壓力測試設備，后者由于在取樣過程中存在施工擾動和人為破壞問題，膏體充填體的強度測試結果與實際工程中存在較大差異。

超聲波檢測技術由于其不受構件幾何尺寸的影響，超聲波檢測儀傳播時間精度大多在0.1μs 以內，測試速度快，數據真實可信，目前廣泛應用于混凝土和巖土強度檢測。然而，膏體是由尾砂、膠結料、拌和水(工業用水或礦井處理水)組成的混合物，其在組分和配比上與混凝土和巖土存在顯著差異，因此其超聲特性必然與混凝土超聲特性存在較大差異，例如，與混凝土相比，膏體水泥含量低，一般為5％～10.5％，其主要組分尾砂粒徑也更小，尾砂粒徑一般在幾十個微米級別，而混凝土的人工沙大多是毫米級別。而較之巖土，膏體中含有水硬性水泥，其力學特性具有時間相關性。綜上可知，膏體在組分、配比以及力學性質方面與混凝土和巖土存在顯著差別，因而，現有的混凝土和巖土超聲測試理論與技術成果無法直接應用于膏體充填體強度的超聲測試。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于超聲波波速的充填體抗壓強度的預測方法，主要是通過試驗室相似材料試驗建立膏體充填體強度與超聲波波速之間的關系，通過測定現場膏體充填體的超聲波速來方便快捷地預測膏體充填體的強度。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：

本發明的一種基于超聲波波速的充填體抗壓強度預測方法，其特征在于，包括下列步驟：步驟一、膏體試樣的制備與養護

實測獲取現場膏體充填體的材料比例，制作與現場膏體充填體相同材料比例的多個膏體試樣；

步驟二、單軸載荷強度測試確定膏體試樣σ～V關系的數據

利用單軸壓縮試驗機和超聲波檢測儀對多組膏體試樣進行單軸載荷強度測試，直至膏體試樣破裂為止，測得膏體試樣的超聲波波速V與應力σ關系的數據平均值，

其中：為超聲波波速,m/s，σ：為與超聲波波速值V對應的膏體試樣的載荷應力,MPa，

步驟三、通過σ～V關系的數據擬合建立膏體試樣σ～V關系的數學模型

σ～V關系的數學模型通式如下：

σ＝A+B×V

式中：A和B為待定常數。

通過該數學模型,只需要測定現場充填體的超聲波速,能夠計算出膏體試樣的的載荷應力σ，進而預測現場膏體充填體的抗壓強度。

本發明所述的步驟一中制作膏體試樣包括：