CN112946086B - 一种岩石蠕变破坏微裂纹成核起始时间辨识方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种岩石蠕变破坏微裂纹成核起始时间辨识方法，包括以下步骤：S1、标准岩石试件的制备；S2、岩石蠕变破坏声发射震源定位试验；S3、声发射震源沿加载方向Zi值与垂直加载方向Ri值的拾取；S4、Zi值与Ri值分形维数的计算；S5、微裂纹成核起始时间辨识方法。该方法较好处理了面对海量、离散声发射震源数据；该方法实现了微裂纹成核起始时间的快速精确辨识，可提高岩石蠕变破坏预测方法的时效性，具有一定的工程应用价值。

Description

一种岩石蠕变破坏微裂纹成核起始时间辨识方法
技术领域
本发明属于岩石蠕变表征技术领域，具体涉及一种岩石蠕变破坏微裂纹成核起始时间辨识方法。
背景技术
岩石蠕变表征的是在某一恒定的荷载作用下岩石变形随时间增大的现象。工程实践表明：金属矿山地下开采过程中岩体的破坏与岩石蠕变性质密切相关，岩石蠕变性质是诱发金属矿山采场冒顶、采空区垮塌等典型灾害的主要因素之一。因此，对岩石蠕变破坏进行预测是最大程度降低财产损失，保障生产安全的有力保障，具有重要的工程价值。
岩石蠕变破坏其实质为微裂纹演化的结果。通常当加载应力大于岩石的长期强度时，岩石将最终发生蠕变破坏，并且根据应变速率的特征，蠕变变形总体可分为减速蠕变、等速蠕变与加速蠕变三个阶段。由于加速蠕变阶段应变速率随时间的增大而增大，微裂纹处于非稳定发展阶段，主要表现为微裂纹的扩展与贯通。因此，加速蠕变阶段历时总体较小。即当岩石步入加速蠕变后将在相对短的时间范围内发生蠕变破坏。从而导致现有的基于加速蠕变阶段各种响应特征的岩石蠕变破坏预测方法存在时效性不佳的局限性。
工程与理论研究表明：在岩石蠕变破坏过程中，微裂纹成核阶段的终点为微裂纹扩展、贯通的起点。即在微裂纹成核阶段微裂纹数量达到一定规模后，岩石才会步入微裂纹扩展、贯通阶段，并且微裂纹成核阶段历时相对较长。因此，对岩石微裂纹成核起始时间精确辨识，是提高岩石蠕变破坏预测方法时效性有效方式。目前，对岩石破坏过程中微裂纹成核起始时间进行辨识主要采用声发射震源定位的方法。
该类方法通过对岩石或岩体布设最少4个声发射传感器或微震传感器。首先，根据每个声发射传感器接收到信号的P波到时ti，求解出该震源产生的时间Ti及其对应的空间坐标Pi(xi,yi,zi)。而后，通过绘制不同时刻或一定时间范围内的震源空间分布图。由于声发射震源与微裂纹在机制上相近。因此，可通过声发射震源空间分布图实现微裂纹成核阶段的辨识。
现有技术中，基于声发射震源定位技术岩石蠕变破坏微裂纹成核起始时间辨识方法，该方法通过对在岩石试件表面布置最少4个声发射传感器以上，如图1所示。而后，根据试验目的设置相关的声发射监测采集参数，如采样频率、采样长度、岩石纵波波速等。随后，对岩石进行蠕变声发射震源定位测试。其中，岩石蠕变破坏过程中声发射震源所对应的时间与空间坐标可由声发射仪自主计算得到。或者通过后期编制声发射信号P波到时拾取程序。在此基础上，求解出该震源产生的时间及其对应的空间坐标。
作为示例，图2给出了某试件蠕变破坏过程是蠕变曲线。相应的图3给出了蠕变破坏过程中某时间范围ti～ti+n内声发射震源空间分布图。从图中可以看出：在当前视角条件下，微裂纹成核位置相对容易辨识，其位置大致位置虚线框内。因此，结合图3可确定岩石蠕变破坏微裂纹步入成核阶段起始时间t位于ti～ti+n范围内。
该方法对微裂纹的辨识处于定性分析阶段，其原因在于声发射震源空间分布图视角的不同，不同分析人员所得到结果可能不尽相同。如图4所示：不同视角条件下ti～ti+n内声发射震源空间分布图存在明显的差异，从而导致微裂纹步入成核起始时间t的确定存在差异。即使通过提取每个震源的空间坐标来判断，也会因每个声发射震源其空间位置具有“随机性”的特征，在面对海量的震源，单凭人工对微裂纹成核进行辨识难度极大。
发明内容
岩石蠕变破坏过程中，声发射震源时空分布具有“随机性”的特点，面对海量的声发射震源，基于声发射震源空间分布图分析或通过提取震源空间坐标分析的微裂纹成核起始时间辨识方法，具有易受人为因素影响、分析工作量与难度大、精度不高的局限性。
本发明提出一种岩石蠕变破坏微裂纹成核起始时间辨识方法，适用于岩石单轴压缩条件下，蠕变破坏过程中微裂纹成核起始时间的辨识。包括以下步骤：
S1、标准岩石试件的制备；
S2、岩石蠕变破坏声发射震源定位试验；
S3、声发射震源沿加载方向Zi值与垂直加载方向Ri值的拾取；
S4、Zi值与Ri值分形维数的计算；
S5、微裂纹成核起始时间辨识方法。
具体的技术方案为：
S1标准岩石试件的制备
按《工程岩体试验方法标准》(GB/T50266-2013)进行试件制备。
S2岩石蠕变破坏声发射震源定位试验
进行标准圆柱体岩石试件相对坐标编制，以试件底面中心为坐标原点，以试件下端面为X-Y平面，以试件轴向为Z轴，建立空间坐标系；以X轴为起点，并标记为0°刻度线，逆时针沿试件表面每隔30°作Z轴平行线；以X-Y平面为起点，沿Z轴方向每隔10mm作圆周线。
共需对称布置8个声发射传感器，布置步骤如下：
1)用铅笔沿试件表面轴线方向作直线L1。采用游标卡尺沿直线方向精确量取距上、下端面10mm的点，并将此两点(2号点、6号点)作为声发射传感器布置位置的中心点。
2)以试件轴线作L1的对称线L2，做2号点、6号点的对称点，作为4号、8号传感器布置中心点。
3)同理，分别沿试件表面作直线L3、L4，使L3、L4构成的平面垂直于L1、L2构成的平面，并确定剩余的1号与5号，3号与7号传感器布置中心点。
4)最后，以试件底面中心为坐标原点，分别计算、记录以上8个传感器布置中心点坐标。
采用RSM-RCT(B)声波仪对岩石纵波波速进行测试，测试次数不少于5次，并取平均值作为震源定位的计算参数。
然后进行蠕变声发射震源定位试验实施：
蠕变声发射震源定位试验加载方式采用应力控制，加载速率取0.5MPa/s。蠕变应力σ大小取βσcd。其中，β为系数，其大小取1.2～1.5之间。σcd为岩石损伤强度σcd，其数值大小由裂纹应变模型计算法进行求解计算。
将试件置于刚性压力机，完成加载速率与声发射采集参数设置，根据确定的蠕变应力σ，进行蠕变声发射震源定位试验。
S3声发射震源沿加载方向Zi值与垂直加载方向Ri值的拾取
S31、由声发射仪直接得到每个声发射震源空间坐标Pi(xi,yi,zi)；
S32、声发射震源沿加载方向Zi值拾取
以声发射震源空间坐标Pi(xi,yi,zi)计算结果为基础。取zi值为震源在沿加载方向Zi值。
S33、声发射震源垂直加载方向Ri值计算与拾取
以声发射震源空间坐标Pi(xi,yi,zi)计算结果为基础。
1)将震源空间坐标Pi(xi,yi,zi)向X-Y平面投影得点si(xi,yi)。
2)按式(1)计算点si(xi,yi)到坐标原点的距离li：
Figure BDA0002928493050000031
式中：xi与yi分别为震源Pi(xi,yi,zi)在X-Y平面投影值。
3)取点si(xi,yi)到坐标原点的距离li为震源沿加载方向值Ri；
S4 Zi值与Ri值分形维数的计算
采用G-P算法计算对Zi值与Ri值分形维数进行计算。以固定时间窗口U所对应的Zi值或Ri值计算单个声发射震源分形维数Di，并以时间窗口终点对应的时间ti作为该分形维数Di的标度。在此基础，以固定的滑动步距I计算整个蠕变破坏过程中的声发射震源分形维数。
具体计算方法如下：
S41、根据岩石蠕变破坏时间总历时h与声发射震总数E，以小时为单位，选取固定的时间窗口U与固定滑动步距I，其中I＜U＜h，并保证每个时间窗口U内对应的声发射总数不小于50，即每个时间窗口U对应的Zi值或Ri值样本容量n不小于50。
S42、以第一个时间窗口U1对应的Zi值或Ri值为样本，其样本容量为n1，构造一个样本m维的向量：
Xi＝[xi,xi+1…xi+m-1](i＝1,2,3,…n-m+1) (2)
S43、按式(3)、式(4)得到向量对应的关联函数W[r(k)]：
Figure BDA0002928493050000041
Figure BDA0002928493050000042
式中：r(k)—为给定的尺度。
k—为比例常数，取10～20。
H—为Heaviside函数。
S4 4、在给定的尺度下，绘制{lnr(k),lnW[r(k)]}散点图。
S4 5、对{lnr(k),lnW[r(k)]}散点进行线性拟合，得到拟合直线的斜率K1。
S4 6、取K1为第一个时间窗口U1对应的Zi值或Ri值分形维数D1。
S4 7、取第一个时间窗口U1终点对应的时间t1作为D1的标度。
S4 8、将第一个时间窗口U1后移一个固定滑动步距I，得第二个时间窗口U2。重复上述计算步骤，计算得到第二个时间窗口U2对应的Zi值或Ri值分形维数D2，及其时间标度t2。
S4 9、重复以上步骤，计算第i个时间窗口Ui对应的Zi值或Ri值分形维数Di，及其时间标度ti。其中，i＝3，4，5…p，
Figure BDA0002928493050000043
整数部分。
S5微裂纹成核阶段辨识
S51、以ti为X坐标，Zi值分形维数Di为Y坐标，绘制ti-Di曲线，并将其叠加在蠕变曲线上。
S52、以ti为X坐标，Ri值分形维数Di为Y坐标，绘制ti-Di曲线，并将其叠加在蠕变曲线上。
S53、将Zi值分形维数处于最低水平，并且近似水平段的起始时间记为tZ；
S54、将Ri值分形维数处于最低水平，并且近似水平段的起始时间记为tR；
S55、比较tZ与tR值的大小，并将tZ,tR最大值作为蠕变破坏过程中微裂纹成核阶段的起始时间ts。
发明技术方案带来的有益效果：
本发明提供了一种基于岩石蠕变破坏过程中声发射震源Zi值与Ri值分形维数特征的微裂纹成核起初时间辨识方法，该方法较好处理了面对海量、离散声发射震源，传统分析方法易受人为因素影响、分析工作量与难度大、精度不高的局限性。同时，由于岩石蠕变破坏过程中，微裂纹成核完成后，微裂纹将步入扩展与贯通阶段，从而导致岩石在相对短的时间发生蠕变破坏。因此，该方法在一定程度上可提高岩石蠕变破坏预测方法的时效性，具有一定的工程应用价值。
附图说明
图1为现有技术的声发射传感布置；
图2为现有技术的蠕变曲线；
图3为现有技术的ti～ti+n时间范围内声发射震源空间分布；
图4为现有技术不同视角条件下ti～ti+n时间范围内声发射震源空间分布；
图5为本发明标准圆柱体试件；
图6为本发明标准圆柱体相对坐标编制；
图7为本发明传感器布置；
图8为本发明加载方式与蠕变应力确定；
图9为本发明震源空间坐标计算结果；
图10为本发明垂直加载方向坐标值Ri值的拾取示意；
图11为本发明以固定时间窗口与固定滑动窗口计算Zi值与Ri值分形维数原理；
图12为本发明lnr-lnW(r)曲线；
图13为本发明蠕变-沿加载方向震源Zi值分形维数曲线；
图14为本发明蠕变-垂直加载方向震源Ri值分形维数曲线；
图15为实施例的蠕变-沿加载方向震源Zi值分形维数曲线；
图16为实施例的蠕变-垂直加载方向震源Ri值分形维数曲线；
图17为实施例的蠕变破坏过程中震源Zi值散点图；
图18为实施例的蠕变破坏过程中震源Ri值散点图。
具体实施方式
结合附图说明本发明的具体技术方案。
S1、标准岩石试件的制备
按《工程岩体试验方法标准》(GB/T50266-2013)进行试件制备。试件可由钻孔岩芯或岩块制备。以标准直径50mm，高度100mm的圆柱体为例。试件制备所需的仪器设备包括：取芯机、切割机、磨石机等。其中，取芯机用于钻取直径为50mm，高度大于100mm的岩芯。切割机用于对经钻取后的岩芯进行切割，以得到直径为50mm，高度略大于100mm的圆柱体岩芯。磨石机用对切割后圆柱体岩芯进行端面进行打磨处理，并最终制备得到直径50mm，高度100mm的圆柱体。为保证试验精确，试件两端面不平行度小于0.05mm，沿试件高度方向，直径的误差小于0.3mm，试件端面应垂直于试件轴线，偏差小于0.25°。标准圆柱试件见图5。
S2、岩石蠕变破坏声发射震源定位试验
S21、仪器与设备
所需的仪器与设备包括：刚性压力机、声发射仪、声发射传感器及相关固定装置、声波仪、应变片等。其中，刚性压力机应具备自动采集轴向应力(力)与轴向应变(位移)的功能。如轴向应变(位移)无法采集，可在试件上粘贴应变片替代。声发射仪应具备三维定位功能，建议采用PAC声发射仪备PCI-2系统。声发射传感器建议采用Nano30传感器。声波仪用于测试岩石试件的纵波波速，建议采用RSM-RCT(B)声波仪。
S22、标准圆柱体相对坐标编制
为便于声发射传感器安装定位，以及震源空间坐标的计算，需进行标准圆柱体相对坐标编制。步骤如下：
1)以试件底面中心为坐标原点，以试件下端面为X-Y平面，以试件轴向为Z轴，建立空间坐标系。
2)以X轴为起点，并标记为0°刻度线，逆时针沿试件表面每隔30°作Z轴平行线。
3)以X-Y平面为起点，沿Z轴方向每隔10mm作圆周线。试件相对坐标编制，见图6。
S23、声发射传感器布置
共需对称布置8个声发射传感器，布置步骤如下：
1)用铅笔沿试件表面轴线方向作直线L1。采用游标卡尺沿直线方向精确量取距上、下端面10mm的点，并将此两点(2号点、6号点)作为声发射传感器布置位置的中心点。
2)以试件轴线作L1的对称线L2，做2号点、6号点的对称点，作为4号、8号传感器布置中心点。
3)同理，分别沿试件表面作直线L3、L4，使L3、L4构成的平面垂直于L1、L2构成的平面，并确定剩余的1号与5号，3号与7号传感器布置中心点。
4)最后，以试件底面中心为坐标原点，分别计算、记录以上8个传感器布置中心点坐标。震源定位传感器布置示意，见图7。
S24、岩石纵波波速测试
采用RSM-RCT(B)声波仪对岩石纵波波速进行测试，测试次数不少于5次，并取平均值作为震源定位的计算参数。
S25、蠕变声发射震源定位试验实施
1)加载方式与蠕变应力的确定
蠕变声发射震源定位试验加载方式采用应力控制，加载速率取0.5MPa/s。蠕变应力σ大小取βσcd。其中，β为系数，其大小取1.2～1.5之间。σcd为岩石损伤强度σcd，其数值大小由裂纹应变模型计算法进行求解计算。加载方式与蠕变应力确定示意，见图8。
2)声发射采集参数设置
声发射参数的设置与岩石种类与测试环境有关。不同的岩石在不同测试环境下声发射参数不尽相同。以红砂岩声发射震源定位为例，声发射参数设置，见表1。
表1声发射参数设置
Figure BDA0002928493050000071
3)将试件置于刚性压力机，完成加载速率与声发射采集参数设置，根据确定的蠕变应力σ，进行蠕变声发射震源定位试验。
S3、声发射震源沿加载方向Zi值与垂直加载方向Ri值的拾取
S31、由声发射仪直接得到每个声发射震源空间坐标Pi(xi,yi,zi)，如图9所示。
S32、声发射震源沿加载方向Zi值拾取
以声发射震源空间坐标Pi(xi,yi,zi)计算结果为基础。取zi值为震源在沿加载方向Zi值。
S33、声发射震源垂直加载方向Ri值计算与拾取
以声发射震源空间坐标Pi(xi,yi,zi)计算结果为基础。
1)将震源空间坐标Pi(xi,yi,zi)向X-Y平面投影得点si(xi,yi)。
2)按式(1)计算点si(xi,yi)到坐标原点的距离li：
Figure BDA0002928493050000081
式中：xi与yi分别为震源Pi(xi,yi,zi)在X-Y平面投影值。
3)取点si(xi,yi)到坐标原点的距离li为震源沿加载方向Ri值，如图10所示。
S4、Zi值与Ri值分形维数的计算原理与方法
采用G-P算法计算对Zi值与Ri值分形维数进行计算。以固定时间窗口U所对应的Zi值或Ri值计算单个声发射震源分形维数Di，并以时间窗口终点对应的时间ti作为该分形维数Di的标度。在此基础，以固定的滑动步距I计算整个蠕变破坏过程中的声发射幅值分形维数。计算原理如图11所示。
具体计算方法如下：
S41、根据岩石蠕变破坏时间总历时h与声发射震总数E，以小时为单位，选取固定的时间窗口U与固定滑动步距I，其中I＜U＜h，并保证每个时间窗口U内对应的声发射总数不小于50，即每个时间窗口U对应的Zi值或Ri值样本容量n不小于50。
S42、以第一个时间窗口U1对应的Zi值或Ri值为样本，其样本容量为n1，构造一个样本m维的向量：
Xi＝[xi,xi+1…xi+m-1] (i＝1,2,3,…n-m+1) (2)
S43、按式(3)、式(4)得到向量对应的关联函数W[r(k)]：
Figure BDA0002928493050000082
Figure BDA0002928493050000083
式中：r(k)—为给定的尺度。
k—为比例常数，取10～20。
H—为Heaviside函数。
S44、在给定的尺度下，绘制{lnr(k),lnW[r(k)]}散点图。
S45、对{lnr(k),lnW[r(k)]}散点进行线性拟合，得到拟合直线的斜率K1。
S46、取K1为第一个时间窗口U1对应的Zi值或Ri值分形维数D1，如图12所示。
S47、取第一个时间窗口U1终点对应的时间t1作为D1的标度。
S48、将第一个时间窗口U1后移一个固定滑动步距I，得第二个时间窗口U2。重复上述计算步骤，计算得到第二个时间窗口U2对应的Zi值或Ri值分形维数D2，及其时间标度t2。
S49、重复以上步骤，计算第i个时间窗口Ui对应的Zi值或Ri值分形维数Di，及其时间标度ti。其中，i＝3，4，5…p，
Figure BDA0002928493050000091
整数部分。
S5、微裂纹成核阶段辨识方法
S51、以ti为X坐标，Zi值分形维数Di为Y坐标，绘制ti-Di曲线，并将其叠加在蠕变曲线上。
S52、以ti为X坐标，Ri值分形维数Di为Y坐标，绘制ti-Di曲线，并将其叠加在蠕变曲线上。
S53、将Zi值分形维数处于最低水平，并且近似水平段的起始时间记为tZ，如图13所示。
S54、将Ri值分形维数处于最低水平，并且近似水平段的起始时间记为tR，如图14所示。
S55、比较tZ与tR值的大小，并将tZ,tR最大值作为蠕变破坏过程中微裂纹成核阶段的起始时间ts。
作为实施例，图15、图16分别给出了蠕变-沿加载方向震源Zi值分形维数双Y轴曲线与蠕变-垂直加载方向震源Ri值分形维数双Y轴曲线。其中，固定时间窗口U＝4h，滑动窗口I＝1h，蠕变过程0h～1h、1h～2h与2h～3h的声发射分形维数对应的样本分别为0h～1h、1h～2h与2h～3h声发射震源zi值与ri值。从图中可以看出：Zi值分形维数处于最低水平，并且近似水平段的起始时间tZ＝8h，Ri值分形维数处于最低水平，并且近似水平段的起始时间记为tR＝8h。因此，蠕变破坏过程中微裂纹成核阶段的起始时间ts＝8h。
作为验证，图17、图18分别为蠕变破坏过程中震源Zi值散点图与Ri值散点图。从图中可知：当蠕变时间约为8h时Zi值几乎全部集中于50mm处，说明此时在沿加载方向即试件轴向方向上，微裂纹产生于距试件上端面或下端面的距离约为50mm。相应的，Ri值几乎全部集中于0～2mm处，说明此时在垂直于加载方向上，微裂纹产生于试件轴线0～2mm处。综合以上分析，此时微裂纹成核位于试件中心部位，微裂纹成核起始时间为岩石进入蠕变状态后8h。
对比图15、图17以及图16、图18结果可知：采用沿加载方向震源Zi值分形维数与垂直方向震源Ri值分形维数对微裂纹成核起始时间辨识结果，与岩石蠕变破坏过程中微裂纹成核实际起始时间高度吻合。

Claims (5)

1.一种岩石蠕变破坏微裂纹成核起始时间辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、标准岩石试件的制备；
S2、岩石蠕变破坏声发射震源定位试验；
S3、声发射震源沿加载方向Zi值与垂直加载方向Ri值的拾取；
S4、Zi值与Ri值分形维数的计算；
S4具体包括以过程：采用G-P算法计算对Zi值与Ri值分形维数进行计算；以固定时间窗口U所对应的Zi值或Ri值计算单个声发射震源分形维数Di，并以时间窗口终点对应的时间ti作为该分形维数Di的标度；在此基础，以固定的滑动步距I计算整个蠕变破坏过程中的声发射震源分形维数；
S4具体计算方法如下：
S41、根据岩石蠕变破坏时间总历时h与声发射震总数E，以小时为单位，选取固定的时间窗口U与固定滑动步距I，其中I＜U＜h，并保证每个时间窗口U内对应的声发射震源总数不小于50，即每个时间窗口U对应的Zi值或Ri值样本容量n不小于50；
S42、以第一个时间窗口U1对应的Zi值或Ri值为样本，其样本容量为n1，构造一个样本m维的向量：
Xi＝[xi,xi+1…xi+m-1](i＝1,2,3,…n-m+1) (2)
S43、按式(3)、式(4)得到向量对应的关联函数W[r(k)]：
Figure FDA0003799990430000011
Figure FDA0003799990430000012
式中：r(k)—为给定的尺度；
k—为比例常数，取10～20；
H—为Heaviside函数；
S44、在给定的尺度下，绘制{lnr(k),lnW[r(k)]}散点图；
S45、对{lnr(k),lnW[r(k)]}散点进行线性拟合，得到拟合直线的斜率K1；
S46、取K1为第一个时间窗口U1对应的Zi值或Ri值分形维数D1；
S47、取第一个时间窗口U1终点对应的时间t1作为D1的标度；
S48、将第一个时间窗口U1后移一个固定滑动步距I，得第二个时间窗口U2；重复上述计算步骤，计算得到第二个时间窗口U2对应的Zi值或Ri值分形维数D2，及其时间标度t2；
S49、重复以上步骤，计算第i个时间窗口Ui对应的Zi值或Ri值分形维数Di，及其时间标度ti；其中，i＝3，4，5…p，
Figure FDA0003799990430000021
整数部分；
S5、微裂纹成核起始时间辨识方法；具体包括以下子步骤：
S51、以ti为X坐标，Zi值分形维数Di为Y坐标，绘制ti-Di曲线，并将其叠加在蠕变曲线上；
S52、以ti为X坐标，Ri值分形维数Di为Y坐标，绘制ti-Di曲线，并将其叠加在蠕变曲线上；
S53、将Zi值分形维数处于最低水平，并且近似水平段的起始时间记为tZ；
S54、将Ri值分形维数处于最低水平，并且近似水平段的起始时间记为tR；
S55、比较tZ与tR值的大小，并将tZ,tR最大值作为蠕变破坏过程中微裂纹成核的起始时间ts。
2.根据权利要求1所述的一种岩石蠕变破坏微裂纹成核起始时间辨识方法，其特征在于，S2中进行蠕变声发射震源定位试验实施，首先采用RSM-RCT(B)声波仪对岩石纵波波速进行测试，测试次数不少于5次，并取平均值作为震源定位的计算参数；
然后进行蠕变声发射震源定位试验实施：
蠕变声发射震源定位试验加载方式采用应力控制，加载速率取0.5MPa/s；蠕变应力σ大小取βσcd；其中，β为系数，其大小取1.2～1.5之间；σcd为岩石损伤强度，其数值大小由裂纹应变模型计算法进行求解计算；
将试件置于刚性压力机，完成加载速率与声发射采集参数设置，根据确定的蠕变应力σ，进行蠕变声发射震源定位试验。
3.根据权利要求2所述的一种岩石蠕变破坏微裂纹成核起始时间辨识方法，其特征在于，S2中，首先，进行标准圆柱体试件相对坐标编制，以试件底面中心为坐标原点，以试件下端面为X-Y平面，以试件轴向为Z轴，建立空间坐标系；以X轴为起点，并标记为0°刻度线，逆时针沿试件表面每隔30°作Z轴平行线；以X-Y平面为起点，沿Z轴方向每隔10mm作圆周线；
然后对称布置声发射传感器；
最后进行蠕变声发射震源定位试验实施。
4.根据权利要求3所述的一种岩石蠕变破坏微裂纹成核起始时间辨识方法，其特征在于，对称布置8个声发射传感器，布置步骤如下：
1)用铅笔沿试件表面轴线方向作直线L1；采用游标卡尺沿直线方向精确量取距上、下端面10mm的点，并将此两点即2号点、6号点作为声发射传感器布置位置的中心点；
2)以试件轴线作L1的对称线L2，做2号点、6号点的对称点，作为4号、8号传感器布置中心点；
3)同理，分别沿试件表面作直线L3、L4，使L3、L4构成的平面垂直于L1、L2构成的平面，并确定剩余的1号与5号，3号与7号传感器布置中心点；
4)最后，以试件底面中心为坐标原点，分别计算、记录以上8个传感器布置中心点坐标。
5.根据权利要求1所述的一种岩石蠕变破坏微裂纹成核起始时间辨识方法，其特征在于，S3具体包括以下子步骤：
S31、由声发射仪直接得到每个声发射震源空间坐标Pi(xi,yi,zi)；
S32、声发射震源沿加载方向Zi值拾取；
以声发射震源空间坐标Pi(xi,yi,zi)计算结果为基础；取zi值为震源沿加载方向Zi值；
S33、声发射震源垂直加载方向Ri值计算与拾取；
以声发射震源空间坐标Pi(xi,yi,zi)计算结果为基础，将震源空间坐标Pi(xi,yi,zi)向X-Y平面投影得点si(xi,yi)；按式(1)计算点si(xi,yi)到坐标原点的距离li：
Figure FDA0003799990430000031
式中：xi与yi分别为震源Pi(xi,yi,zi)在X-Y平面投影值；
取点si(xi,yi)到坐标原点的距离li为震源加载方向Ri值。
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