[發明專利]水溶液浸泡后煤巖抗壓強度的水巖耦合模型的建立方法

有效

• 申請號: 202110038321.0
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112924331B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 李順才;趙云龍;張農;闞甲廣;薛禾辛
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學;中國礦業大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00;G01N5/02;G01N5/04;G01N3/08;G01N29/14;G06F17/18
• 代理公司: 徐州創榮知識產權代理事務所(普通合伙) 32353
• 代理人: 陳俊杰

1.水溶液浸泡后煤巖抗壓強度的水巖耦合模型的建立方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：選取煤巖試樣，對煤巖試樣進行不同水溶液浸泡實驗，以獲得浸泡后的水溶液中鈣離子、鎂離子濃度的變化數據、pH值；浸泡若干天后取出煤巖試樣烘干，測出煤巖試樣的質量、水溶液中最終的鈣離子和鎂離子濃度、最終pH值；

S2：進行聲發射斷鉛試驗、單軸壓縮試驗，以獲得煤巖試樣浸泡烘干后的聲速及抗壓強度數據；

S3：基于灰色相對關聯度理論和步驟S1、S2中所獲得的數據，分析煤巖抗壓強度與步驟S1、S2中所獲得的數據的相關性，并選出其中若干種相關性最大的影響因素；

S4：基于響應面法建立煤巖抗壓強度關于若干種相關性最大的影響因素的多元回歸模型；

其中，步驟S3具體包括以下步驟：

先求出各項影響因素對應的測試數據的平均值，再用各次試驗測量的實際值除以對應的平均值，得到各個試驗參數的均值像；

記煤巖試樣抗壓強度均值像為X₀，浸泡烘干后的煤巖試樣質量均值像為X₁，最終鈣離子濃度均值像為X₂，最終pH均值像為X₃，最終鎂離子濃度均值像為X₄，浸泡烘干后煤巖試樣中的聲速均值像為X₅；根據灰色相對關聯理論進行分析找出影響最大的參數，相應的關聯度計算公式為：

其中，

式中對應是X_i(n)均值像的始點零化象，i＝0,1,2,3,4,5；

求出各個灰色相對關聯度的值，得到煤巖單軸抗壓強度與浸泡烘干后的煤巖試樣質量、聲速值、最終pH值、最終鈣離子濃度、最終鎂離子濃度的相關性；其中，相關性最大的影響因素是浸泡烘干后的煤巖試樣質量、聲速值和最終鈣離子濃度。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1包括：選取煤、砂巖、灰巖三種試樣，對其進行不同pH值的水溶液浸泡試驗。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S4包括：

以煤巖試樣的抗壓強度作為評價標準，分析浸泡烘干后煤巖試樣的質量m、聲速v、水溶液中最終鈣離子濃度c，對模擬水巖作用后巖樣力學性能的影響，建立巖樣抗壓強度的多元二次響應曲面回歸模型；進行響應面分析，得到回歸方程為：

σ_b＝203-0.96m-0.057v+2409c+0.00181m²+4×10^-5v²+1467c²-1.65×10^-4m·v-5.19m·c-0.092v·c

其中，擬合相關度為0.9962。

4.一種浸泡后煤巖的抗壓強度預測方法，其特征在于，基于權利要求1-3任一所述的方法，根據浸泡烘干后的煤巖質量、聲速、最終鈣離子濃度，預測煤巖的抗壓強度。