[發明專利]一種巖體損傷程度評估方法

在審

• 申請號: 202310515802.5
• 申請日: 2023-05-08
• 公開（公告）號: CN116626754A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 徐奴文;李鑫;李彪;毛浩宇;肖培偉;夏勇;楊榮;王琦;楊軍;江貝;周相;丁新潮;余亞洲;廖果;孫悅鵬;孫志強;段斌
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30;G01V1/34;G01V1/28
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司 11253
• 代理人: 袁亞杰

1.一種巖體損傷程度評估方法，其特征在于，所述方法包括：

通過待監測巖體上設置的微震監測系統，采集每次微震事件對應的微震數據，并記錄微震時刻；

針對每個微震時刻，根據該微震時刻發生的微震事件對應的微震數據，確定該微震時刻發生的微震事件的巖體破裂形式和巖體損傷量；

根據該微震時刻發生的微震事件的巖體破裂形式和預設的分形維數算法，確定該微震時刻發生的微震事件對應的微震時間維值；

根據各所述微震時刻發生的微震事件對應的微震時間維值和所述巖體損傷量，確定巖體損傷程度評估指標，所述巖體損傷程度評估指標用于對巖體損傷漸進性積累的全過程進行分析與評估，判別地下災害發生征兆。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述微震數據包括P波，所述針對每個微震時刻，根據該微震時刻發生的微震事件對應的微震數據，確定該微震時刻發生的微震事件的巖體破裂形式，包括：

針對每個微震時刻，解譯該微震時刻發生的微震事件對應的P波，得到該微震時刻發生的微震事件的矩張量；

基于矩張量分解法，將該微震時刻發生的微震事件的矩張量分解為膨脹中心、純雙力偶與補償線性矢量偶極；

根據該微震時刻發生的微震事件的矩張量對應的膨脹中心、純雙力偶和補償線性矢量偶極，確定該微震時刻發生的微震事件的張拉破壞值和剪切破壞值；

根據該微震時刻發生的微震事件的張拉破壞值、剪切破壞值、預設的第一破壞閾值和第二破壞閾值，確定該微震時刻發生的微震事件的巖體破裂形式。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述微震數據包括微震事件釋放的彈性應變能，以及損傷半徑內各巖體單元的最大主應力、中間主應力、最小主應力、泊松比、體積和損傷彈性模量，所述針對每個微震時刻，根據該微震時刻發生的微震事件對應的微震數據，確定該微震時刻發生的微震事件的巖體損傷量，包括：

針對所述待監測巖體中每個巖體單元，根據該巖體單元的最大主應力、中間主應力、最小主應力、泊松比、體積和損傷彈性模量，確定該巖體單元損傷時釋放的彈性應變能；

針對每個微震時刻，根據該微震時刻發生的微震事件釋放的彈性應變能和該微震事件的損傷半徑內的各巖體單元損傷時釋放的總彈性應變能，確定該微震時刻發生的微震事件的巖體損傷量。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述針對所述待監測巖體中每個巖體單元，根據該巖體單元的最大主應力、中間主應力、最小主應力、泊松比、體積和損傷彈性模量，確定該巖體單元損傷時釋放的彈性應變能的公式為：

其中，表示微震事件的損傷半徑內第i個巖體單元損傷時，釋放的彈性應變能，σ₁為該巖體單元的最大主應力，σ₂為該巖體單元的中間主應力，σ₃為該巖體單元的最小主應力，v為泊松比；V_i為該巖體單元的體積，E_Di為該巖體單元的損傷彈性模量。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述針對每個微震時刻，根據該微震時刻發生的微震事件釋放的彈性應變能和該微震事件的損傷半徑內的總彈性應變能，確定該微震時刻發生的微震事件的巖體損傷量的公式為：

其中，ΔU表示微震事件釋放的彈性應變能，表示微震事件的損傷半徑內第i個巖體單元損傷時，釋放的彈性應變能，m為微震事件的損傷半徑內巖體單元的數量，表示微震事件的損傷半徑內的巖體單元損傷時，釋放的總彈性應變能。

6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述針對每個微震時刻發生的微震事件的矩張量，根據該矩張量對應的膨脹中心、純雙力偶和補償線性矢量偶極，確定該微震時刻發生的微震事件的張拉破壞值和剪切破壞值的公式為：

其中，S₁為張拉破壞值，S₂為剪切破壞值，M^ISO為膨脹中心，M^DC為純雙力偶，M^CLVD為補償線性矢量偶極。