CN113295774A - 岩体劣化发育特征的测定方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种岩体劣化发育特征的测定方法、装置及存储介质,包括获取目标区域的劣化影响范围内的岩样的第一参考劣化特征参数,以及岩样的不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数;控制目标区域内的发射器发射不同的发射频率的震动波,基于震动波形成的传播路径,反演获取岩体内任一点的目标纵波波速和目标横波波速,进而获取岩体内任一点的第一劣化特征参数;基于岩体内任一点的第一劣化特征参数与岩样的第一参考劣化特征参数和第二参考劣化特征参数,分别确定岩体内任一点的劣化程度特征参数以及目标劣化阶段,并生成岩体劣化发育分布图。本申请中,实现对于岩体的无损检测,简化了岩体的劣化发育特征的测定过程,提升了测定精度以及测定效率。
Description
技术领域
本申请涉及岩体评估领域,尤其涉及一种岩体劣化发育特征的测定方法、装置及存储介质。
背景技术
受地质构造运动以及岩体沉积变质等相关因素的影响,岩体内部存在诸多缺陷、裂隙等复杂等结构特征,存在非连续性、非均质特性等等。目前,对于地下空间的开发和利用中,岩体的劣化程度可以有效体现地下空间的岩体状态。
相关技术中,通过对岩体进行采样,基于采样样本的劣化程度对地下空间进行整体劣化情况的评估,采样频繁、步骤繁琐、周期长、成本高,且无法获取到现场真实环境下的岩体劣化程度,制约了对于地下空间的安全开发,无法实现有效预警与岩体状态的评估。
因此,如何操作简便、高效且准确率高的获取岩体劣化发育特征的相关参数,成为了需要解决的问题。
发明内容
本申请旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本申请的一个目的在于提出一种岩体劣化发育特征的测定方法,以在一定程度上解决岩体的劣化发育的相关参数的获取过程操作繁琐、结果不准确的问题。本申请的技术方案如下:
本申请第一方面提出一种岩体劣化发育特征的测定方法,待检测的目标区域内设置有至少一个发射器和至少一个检波器,所述发射器按照不同的发射频率发射震动波,其中,所述震动波由所述至少一个检波器接收,所述方法还包括:获取所述目标区域的劣化影响范围,从所述范围内采集岩样,并获取所述岩样的第一参考劣化特征参数,以及,所述岩样的不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数;控制所述目标区域内的发射器按照不同的发射频率发射震动波,其中,所述震动波由所述至少一个检波器接收,每个发射频率发射的震动波在所述发射器与所述检波器之间形成传输路径;基于所述震动波形成的传播路径,反演获取所述目标区域内岩体内任一点的目标纵波波速和目标横波波速;基于所述目标纵波波速和目标横波波速,获取所述岩体内任一点的第一劣化特征参数;针对每个所述岩体内任一点,将所述岩体内任一点的第一劣化特征参数与所述第一参考劣化特征参数进行比较,确定所述岩体内任一点对应的劣化程度特征参数,以及,将所述岩体内任一点的第一劣化特征参数与所述不同劣化阶段的所述第二参考劣化特征参数进行比较,确定所述岩体内任一点对应的目标劣化阶段;基于每个所述岩体内任一点的所述劣化程度特征参数和所述目标劣化阶段,生成所述目标区域的岩体劣化发育分布图。
另外,本申请第一方面提出的岩体劣化发育特征的测定方法,还具有如下附加特征:
根据本申请的一个实施例,所述基于所述震动波形成的传播路径,反演获取所述目标区域内岩体内任一点的目标纵波波速和目标横波波速,包括:从当前发射频率对应的所有传输路径中识别所述震动波的最短的目标传输路径,并获取所述目标传输路径上岩体内任一点和所述岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速;判断所述当前发射频率下所述岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速是否满足设定条件,若未满足所述设定条件,则调整至下一发射频率并获取所述下一发射频率下所述岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速,直至获取满足所述设定条件的纵波波速和横波波速停止调整,并确定为所述目标纵波波速和所述目标横波波速。
根据本申请的一个实施例,所述从当前发射频率对应的所有传输路径中识别所述震动波的最短的目标传输路径,并获取所述目标传输路径上岩体内任一点和所述岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速,包括:获取所述发射器按照不同的发射频率发射震动波的发射时刻,以及所述检波器检测到所述当前发射频率下发送的震动波对应的到达时刻;获取所述震动波到达所述检波器时的纵波波速和横波波速;基于所述震动波到达所述检波器时的纵波波速和横波波速,以及所述发射器和所述检波器的安装位置,计算所述震动波的多个传输路径;确定所述最短的传输路径为所述目标传输路径;对所述目标传输路径进行SIRT迭代反算,获取所述当前发射频率下岩体内任一点和所述岩体内任一点的对应的纵波波速和横波波速。
根据本申请的一个实施例,所述确定所述目标纵波波速和所述目标横波波速,还包括:获取当前发射频率下所述岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速与所述前一发射频率下所述岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速之间的纵波波速差和横波波速差;响应于所述纵波波速差和横波波速差满足预设的波速差精度,则将所述当前发射频率下所述岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速,确定为所述目标纵波波速和所述目标横波波速。
根据本申请的一个实施例,所述获取岩样的第一参考劣化特征参数,包括:获取所述目标区域的劣化影响范围,并在所述劣化影响范围内采集岩样;控制检测设备发送检测波穿透所述岩样,并获取所述检测波穿透岩样的第一参考时长,基于所述岩样的密度和所述第一参考时长,获取所述岩样的第一参考变形模量,以及所述岩样的泊松比;获取所述岩样的第一内部裂隙结构特征和第一裂隙体积,基于所述第一裂隙体积获取所述岩样的第一参考裂隙率;基于所述第一参考变形模量、所述第一内部裂隙结构特征以及所述第一参考裂隙率,生成所述岩样的第一参考劣化特征参数。
根据本申请的一个实施例,所述获取所述岩样的不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数,包括:获取所述岩样的不同的围压,并获取所述岩样在所述不同的围压下的参考应力,生成所述岩样的应力应变曲线,并基于所述应力应变曲线,确定所述岩样的不同的劣化阶段;控制所述检测设备发射所述检测波穿透所述不同的劣化阶段的所述岩样,并获取所述检测波穿透所述不同的劣化阶段的所述岩样的第二参考时长,基于所述岩样的密度以及所述第二参考时长,获取所述岩样在所述不同的劣化阶段的第二参考变形模量;基于所述第一参考变形模量以及所述第二参考变形模量,获取所述岩样在所述不同的劣化阶段的参考损伤变量;获取所述岩样在所述不同的劣化阶段的第二内部裂隙结构特征以及第二参考裂隙体积,基于所述第二参考裂隙体积获取所述岩样在所述不同的劣化阶段的第二参考裂隙率;基于所述参考损伤变量、所述第二内部裂隙结构特征以及所述第二参考裂隙率,生成所述岩样在所述不同的劣化阶段对应的所述第二参考劣化特征参数。
根据本申请的一个实施例,所述生成所述目标区域的岩体劣化发育分布图,包括:基于所述目标纵波波速和所述目标横波波速,获取所述岩体内任一点的第一变形模量,并基于所述第一变形模量与所述第一参考变形模量,获取所述岩体内任一点的第一损伤变量;基于所述泊松比、所述目标纵波波速和所述目标横波波速,获取所述岩体内任一点的第一裂隙率;基于所述参考损伤变量和第一损伤变量,以及所述第一参考裂隙率和第一裂隙率,获取所述岩体内任一点的第一结构特征;基于所述第一损伤变量、所述第一结构特征和所述第一裂隙率,生成所述岩体内任一点的第一劣化特征参数;针对每个所述岩体内任一点,获取所述岩体内任一点的所述第一劣化特征参数,基于所述第一参考劣化特征参数的损失值,并基于所述损失值生成所述岩体内任一点的所述劣化程度特征参数;针对每个所述岩体内任一点,基于所述第一劣化特征参数以及所述第二参考劣化特征参数,获取所述岩体内任一点所属的目标劣化阶段;基于岩体内每一点的所述劣化程度特征参数以及所述目标劣化阶段,生成所述岩体劣化发育分布图。
根据本申请的一个实施例,其特征在于,所述确定为目标纵波波速和目标横波波速之后,还包括:获取所述发射器发射的震动波在所述岩体内任一点上形成所述目标纵波波速和目标横波波速的候选频率集;对所述候选频率集产生的震动波进行噪声过滤,从所述候选频率集中,获取所述发射器的目标发射频率。
本申请第二方面提出一种岩体劣化发育特征的测定装置,待检测的目标区域内设置有至少一个发射器和至少一个检波器,所述发射器按照不同的发射频率发射震动波,其中,所述震动波由所述至少一个检波器接收,所述装置包括:第一计算模块,用于获取所述目标区域的劣化影响范围,从所述范围内采集岩样,并获取所述岩样的第一参考劣化特征参数,以及,所述岩样的不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数;发射模块,用于控制所述目标区域内的发射器按照不同的发射频率发射震动波,其中,所述震动波由所述至少一个检波器接收,每个发射频率发射的震动波在所述发射器与所述检波器之间形成传输路径;反演模块,用于基于所述震动波形成的传播路径,反演获取所述目标区域内岩体内任一点的目标纵波波速和目标横波波速;第二计算模块,用于基于所述目标纵波波速和目标横波波速,获取所述岩体内任一点的第一劣化特征参数;确定模块,用于针对每个所述岩体内任一点,将所述岩体内任一点的第一劣化特征参数与所述第一参考劣化特征参数进行比较,确定所述岩体内任一点对应的劣化程度特征参数,以及,将所述岩体内任一点的第一劣化特征参数与所述不同劣化阶段的所述第二参考劣化特征参数进行比较,确定所述岩体内任一点对应的目标劣化阶段;生成模块,用于基于每个所述岩体内任一点的所述劣化程度特征参数和所述目标劣化阶段,生成所述目标区域的岩体劣化发育分布图。
本申请第三方面提出一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质,其中,所述计算机指令用于使所述计算机执行上述第一方面提出的任一项所述的岩体劣化发育特征的测定方法。
本申请提出的岩体的劣化发育特征的测定方法及装置,从目标区域的劣化影响范围内进行岩样的采集,并获取岩样的第一参考劣化特征参数,以及岩样在不同的劣化阶段的第二参考劣化特征参数。在目标区域内设置震动波的发射器和检波器,并根据震动波在发射器与检波器之间的最短的目标传输路径,获取震动波在目标传输路径上的岩体内任一点以及岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速。从全部的震动波对应的纵波波速和横波波速中,获取目标纵波波速和目标横波波速,并基于目标纵波波速和目标横波波速,获取目标区域内岩体内任一点的第一劣化特征参数。进一步地,基于第一劣化特征参数与第一参考劣化特征参数,确定岩体内任一点的劣化程度特征参数,基于第一劣化特征参数与岩样在不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数,确定岩体内任一点的目标劣化阶段。基于岩体内任一点的劣化程度特征参数与目标劣化阶段,进而生成目标区域内的岩体劣化发育分布图。本申请中,通过使用中低频震动波实现岩体劣化程度的测定,实现对于岩体的无损检测,通过目标纵波波速和目标横波波速计算获取到岩体内任一点劣化后的劣化特征参数,并基于岩体内任一点的劣化特征参数与岩样的参考劣化特征参数,确定岩体内任一点的劣化发育程度以及劣化阶段,简化了岩体的劣化发育特征的获取过程,降低了测定的工程量,提升了岩体的劣化发育特征的测定精度,优化了岩体的劣化发育特征的测定效率。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于解释本申请的原理,并不构成对本申请的不当限定。
图1为本申请一实施例的岩体劣化发育的测定方法的流程示意图;
图2为本申请另一实施例的岩体劣化发育的测定方法的流程示意图;
图3为本申请另一实施例的岩体劣化发育的测定方法的流程示意图;
图4为本申请另一实施例的岩体劣化发育的测定方法的流程示意图;
图5为本申请另一实施例的岩体劣化发育的测定方法的流程示意图;
图6为本申请另一实施例的岩体劣化发育的测定方法的流程示意图;
图7为本申请另一实施例的岩体劣化发育的测定方法的流程示意图;
图8为本申请一实施例的岩体劣化程度的测定装置的结构示意图;
图9为本申请一实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域普通人员更好地理解本申请的技术方案,下面将结合附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。
图1为本申请一实施例的岩体劣化发育的测定方法的流程示意图,如图1所示,该方法包括:
S101,获取目标区域的劣化影响范围,从范围内采集岩样,并获取岩样的第一参考劣化特征参数,以及,岩样的不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数。
受地质构造运动、岩体沉积变质等各种因素的影响,地下岩体的内部往往具有较为复杂的结构特征,比如诸多的微缺陷、裂缝等等,且岩体的结构特征的分布是非连续以及非均质的。
在对地下岩体开发的过程中,开挖扰动以及工程尺度均会对岩体产生影响,岩体的应力环境会随之发生改成,岩体的内部结构以及原生裂隙结构等相关结构会使得岩体内的原生结构面产生起裂、扩展连接并形成贯通裂隙结构,相应地,在微观尺度上会引起地下工程的岩体的累积性损伤以及破坏,进而对地下工程的稳定性和安全性产生一定的影响。
随着对地下岩体开发时间的延续,岩体会持续的产生新的裂隙,新显化的裂隙结构可沿原生裂隙结构延伸,也可以沟通已存在的裂隙结构,使得岩体的结构面的裂隙变宽、变深以及张开延展,进而使得岩体的结构面增加以及岩体质量的降低。
进一步地,可以将岩体裂隙的扩展、结构面的增加等相关劣化结构特征的变化,确定为岩体的劣化发育。通过对岩体的劣化发育特征的测定,可以准确判断岩体当前的劣化程度,进而准确预测岩体的劣化发育的趋势,使得在地下岩体的开发过程中,可以基于对岩体的劣化发育特征的预测,提升对地下岩体开发过程中的安全维护以及预警的水平。
实现中,岩体的劣化发育伴随着相关劣化特征参数的变化,比如岩体的裂隙率、变形模量、裂隙结构等等,因此,可以通过对岩体的劣化发育特征的相关参数的获取,实现对于岩体的劣化发育特征的测定。
由于岩体的劣化发育存在影响范围,因此,可以基于目标区域,获取目标区域内岩体劣化的影响范围。进一步地,从岩体的劣化发育的影响范围内进行岩样的采集,并将岩样的相关劣化特征参数作为目标区域内岩体劣化发育判断的参考劣化特征参数。
可选地,可以对目标区域的影响范围内随机的进行岩样的采集,进而获取不同岩性的岩样,进一步地,获取岩样的各项劣化特征参数,并将其确定为第一参考劣化特征参数。
进一步地,为了更好的实现对于岩体的劣化发育特征的判断,可以通过改变岩样的结构特征,获取岩样在不同的结构特征下的劣化发育特征参数。其中,可以在岩样的结构特征的改变过程中,基于岩样的结构特征的改变程度,确定岩样的不同的劣化阶段,并分别获取岩样在不同的劣化阶段时的劣化特征参数,进一步地,将岩样在不同的劣化阶段的劣化特征参数,确定为第二参考劣化特征参数。
其中,基于不同的劣化阶段的第二参考劣化特征参数,可以生成该劣化阶段对应的岩体劣化特征参数的区间范围。
可以理解为,针对某一个岩体,获取其劣化特征参数后,可以将获取到的劣化特征参数,与不同的劣化阶段的第二参考劣化特征参数生成的区间范围进行比较,获取到的劣化特征参数所落的区间对应的劣化阶段,即为该岩体当前所处的劣化阶段。
进一步地,基于第一参考劣化特征参数,可以获取岩体的劣化发育程度,基于第二参考劣化特征参数,可以获取岩体当前所处的劣化阶段。
S102,控制目标区域内的发射器按照不同的发射频率发射震动波,其中,震动波由至少一个检波器接收,每个发射频率发射的震动波在发射器与检波器之间形成传输路径。
实现中,通过岩体的不同劣化程度的劣化特征参数的对比,可以实现岩体的劣化发育特征的测定。进一步地,可以获取目标区域内岩体的劣化特征参数后,将其与岩样的第一参考劣化特征参数以及岩样在不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数进行对比,基于对比的结果确定目标区域内岩体的劣化特征参数以及岩体当前所处的岩体的劣化阶段。
为了实现对于岩体的劣化程度的无损测定,进一步地,可以通过中低频的震动波在岩体的任一位置的纵波波速和横波波速,实现该位置岩体的劣化后的特征参数的获取。
因此,可以在目标区域内设置用于发射震动波的至少一个的发射器,以及用于对震动波进行接收检测的至少一个的检波器。可以向发射器发送震动波的发射指令,其中,指令中携带有震动波的发射频率等相关信息。
发射器基于接收到的发射指令,基于设定的频率发射震动波。震动波通过目标区域内的传输媒介进行传输,并被目标区域内的至少一个检波器接收,其中,震动波的发射指令会被目标区域内的全部的发射器接收到,全部的发射器会基于发射指令实现同频率的震动波的发射。
针对目标区域内的其中一个震动波的发射器,控制其发送设定频率的震动波后,检波器可以在震动波到达其所处位置时,对震动波实现接收,并对其进行识别检测。
其中,震动波的发射方向、传输过程中被岩体反射的次数、以及岩体反射的位置等等因素,均会对震动波的传输路径产生影响,因此,震动波与检波器之间存在多条传输路径。
需要说明的是,由于震动波的发射器与检波器之间存在多条传输路径,因此,每一次发射的震动波均会被至少一个检波器接收,相应地,在每一次进行震动波的发射时,每一个检波器可以接收到至少一个传输路径上的震动波。
S103,基于震动波形成的传播路径,反演获取目标区域内岩体内任一点的目标纵波波速和目标横波波速。
震动波在传输时,会因为传输的距离、传输的介质等等相关因素产生一定程度地衰减,因此,为了更加精准的通过震动波实现岩体劣化程度的获取,需要最大限度的排除震动波在传输过程中所遭受的干扰。
进一步地,针对当前发射频率的震动波,可以从该震动波的全部传输路径中进行筛选,获取其中传输距离最短的路径,并将其确定为目标传输路径。在目标区域内,该条最短的传输路径上的震动波所遭受的干扰较小,相较于该震动波的其他传输路径,该条最短传输路径上的震动波的衰减最弱。可以理解为,该条传输路径上的检波器所获取到的震动波的相关参数,与发射器发送的震动波之间的相关参数差异最小。
可选地,可以在每个震动波的发射器和检波器上设置计时模块,在震动波发射时记录其发射时刻,在检波器接收到震动波的时候记录震动波的到达时刻。针对某一个发射器发送的震动波,该震动波的到达时刻为检波器第一次接收到该震动波时所记录的到达时刻。
本申请实施例中,待检测的目标区域内设置有至少一个震动波的发射器和至少一个检波器,基于目标区域设置的坐标系,可以确定所设置的震动波的发射器和检波器的坐标,进而确定震动波的发射器与检波器之间的相对位置。
进一步地,基于震动波的发射器的坐标、检波器的坐标以及震动波的发射时刻和到达时刻,可以获取当前发射频率的震动波在发射器与检波器之间的多个传输路径,将获取到的多个传输路径进行比较,即可从中筛选出传输距离最短的目标传输路径。
其中,震动波在目标区域内进行传输时,会经由目标区域内的岩体进行反射,检波器接收的多为被岩体反射后的震动波。因此,基于震动波的目标传输路径,可以实现目标传输路径上的岩体内任一点的确定。
本申请实施例中,通过将目标区域内的岩体内任一点的劣化特征参数进行整合进而实现对于目标区域内岩体的劣化发育特征的测定,因此,在基于目标传输路径确定岩体内任一点后,需要获取岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速。
可选地,可以通过设定的算法进行迭代反演计算,通过每一次反演计算获取震动波的目标传输路径上的岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速,并通过迭代对获取到的岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速进行持续的调整计算,进而获取到最终的目标传输路径上对应的纵波波速和横波波速。其中,设定的算法可以包括同时迭代重建法(SIRT)等。
需要说明的是,基于当前发射频率的震动波在目标传输路径上的岩体内任一点的纵波波速和横波波速获取到的岩体内任一点的劣化特征参数,是该频率的震动波可以实现的最精准的对于劣化特征参数的获取。
进一步地,用于评估岩体内任一点的劣化发育的劣化特征参数的获取公式相对固定,因此,针对同一岩体内任一点,基于不同频率的震动波对应的纵波波速和横波波速,可以获取到不同频率的震动波对应的多个相关数据。
因此,为了更加精准的获取可以评估岩体内任一点的劣化发育的劣化特征参数,对获取到的多个不同频率的震动波在岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速,需要进行进一步的过滤,并选取其中的一个可以最大限度的实现岩体内任一点的劣化特征参数的准确获取的纵波波速和横波波速,以进行后续的岩体内任一点相关劣化特征参数的计算,并将其确定为目标纵波波速和目标横波波速。
可选地,可以分别设定岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速需要满足的条件,获取到每个发射频率的震动波对应的岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速后,将其与设定条件进行对比,若获取到的岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速不满足设定的条件,则调整震动波的发射频率进行新一轮的震动波的发射,并继续计算下一轮发射频率的震动波对应的岩体内任一点的对应的纵波波速和横波波速,并继续将其与设定条件进行比较,依次类推,直至获取到的岩体内任一点的对应的纵波波速和横波波速满足设定的条件,则将满足条件的岩体内任一点的纵波波速和横波波速确定为目标纵波波速和目标横波波速。
需要说明的是,基于目标纵波波速和目标横波波速,可以实现岩体内任一点的劣化发育的劣化特征参数的准确获取。
S104,基于目标纵波波速和目标横波波速,获取岩体内任一点的第一劣化特征参数。
本申请实施例中,岩体内任一点的第一劣化特征参数,可以理解为,可以判断岩体内任一点当前状态下的劣化发育特征以及所属的劣化阶段的相关劣化特征参数,进一步地,确定岩体内任一点对应的目标纵波波速和目标横波波速后,将其代入至第一劣化特征参数的计算公式,基于计算公式获取岩体内任一点对应的第一劣化特征参数。
其中,第一劣化特征参数可以包括岩体内任一点的损伤变量、变形模量、裂隙率以及裂隙结构特征等等。
S105,针对岩体内任一点,将岩体内任一点的第一劣化特征参数与第一参考劣化特征参数进行比较,确定岩体内任一点对应的劣化程度特征参数,以及,将岩体内任一点的第一劣化特征参数与不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数进行比较,确定岩体内任一点对应的目标劣化阶段。
本申请实施例中,可以将任一岩体内任一点的第一劣化特征参数与第一参考劣化特征参数进行比较,基于二者之间的损失值可以获取到该岩体内任一点当前的劣化发育特征,可以理解为,基于该损失值可以确定该岩体内任一点的劣化程度。
进一步地,将体现该劣化程度的相关参数,确定为岩体内任一点对应的劣化程度特征参数。
相应地,将任一岩体内任一点的第一劣化特征参数与岩样在不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数进行比较,确定第一劣化特征参数所属的第二参考劣化特征参数生成的不同劣化阶段的区间,并将该区间对应的劣化阶段确定为该岩体内任一点当前所处的岩体的劣化阶段。
其中,岩体的不同劣化阶段可以分为原始孔隙压密阶段、线弹性阶段、弹塑性过渡阶段、塑性阶段以及破坏阶段,基于第二参考劣化特征参数,可以分别生成原始空隙压密阶段对应的参考劣化特征参数区间、线弹性阶段对应的参考劣化特征参数区间、弹塑性过渡阶段对应的参考劣化特征参数区间、塑性阶段对应的参考劣化特征参数区间、破坏阶段对应的参考劣化特征参数区间。
进一步地,将任一岩体内任一点的第一劣化特征参数与上述不同劣化阶段的参考劣化特征参数区间进行对比,基于第一劣化特征参数的取值确定第一劣化特征参数所属的区间,进而确定该岩体内任一点当前所处的劣化阶段,并将其确定为岩体内任一点的目标劣化阶段。
S106,基于岩体内任一点的劣化程度特征参数和目标劣化阶段,生成目标区域的岩体劣化发育分布图。
为了可以更加直观的体现岩体的劣化发育情况,确定目标区域内岩体内任一点对应的劣化程度特征参数以及目标劣化阶段后,需要将全部的岩体内任一点对应的参数进行整合,基于整合获取到的结果,实现对于目标区域内岩体劣化发育状态的呈现。
可选地,可以通过计算机内的设定软件,基于目标区域内岩体内任一点对应的岩体劣化程度特征参数以及目标劣化阶段,生成目标区域的岩体劣化发育分布图,基于该分布图更加直观的体现目标区域内岩体的劣化结构特征。
进一步地,可以在该分布图中设置数据调取功能,分布图在展示的过程中可以随时的对岩体内任一点对应的岩体劣化程度特征参数以及目标劣化阶段的相关数据进行调取以及呈现。
基于岩体劣化发育分布图中的图像展示,可以从宏观上获取目标区域内岩体的劣化结构,基于岩体内任一点对应的劣化程度特征参数以及目标劣化阶段的相关数据的展示,可以从微观上确定目标区域内局部岩体的劣化发育特征,基于宏观和微观的双重展示,使得岩体的劣化发育特征可以实现更加精准的测定。
本申请提出的岩体的劣化发育特征的测定方法,从目标区域的劣化影响范围内进行岩样的采集,并获取岩样的第一参考劣化特征参数,以及岩样在不同的劣化阶段的第二参考劣化特征参数。在目标区域内设置震动波的发射器和检波器,并根据震动波在发射器与检波器之间的最短的目标传输路径,获取震动波在目标传输路径上的岩体内任一点以及岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速。从全部的震动波对应的纵波波速和横波波速中,获取目标纵波波速和目标横波波速,并基于目标纵波波速和目标横波波速,获取目标区域内岩体内任一点的第一劣化特征参数。进一步地,基于第一劣化特征参数与第一参考劣化特征参数,确定岩体内任一点的劣化程度特征参数,基于第一劣化特征参数与岩样在不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数,确定岩体内任一点的目标劣化阶段。基于岩体内任一点的劣化程度特征参数与目标劣化阶段,进而生成目标区域内的岩体劣化发育分布图。本申请中,通过使用中低频震动波实现岩体劣化程度的测定,实现对于岩体的无损检测,通过目标纵波波速和目标横波波速计算获取到岩体内任一点劣化后的劣化特征参数,并基于岩体内任一点的劣化特征参数与岩样的参考劣化特征参数,确定岩体内任一点的劣化发育程度以及劣化阶段,简化了岩体的劣化发育特征的获取过程,降低了测定的工程量,提升了岩体的劣化发育特征的测定精度,优化了岩体的劣化发育特征的测定效率。
上述实施例中,关于岩样的第一参考劣化特征参数的获取,可结合图2进一步理解,图2为本申请另一实施例的岩体劣化发育特征的测定方法的流程示意图,如图2所示,该方法包括:
S201,获取目标区域的劣化影响范围,并在劣化影响范围内采集岩样。
实现中,目标区域内的岩体的劣化存在劣化影响范围,该影响范围大于待检测的目标区域,目标区域内的岩体发生劣化时,会对劣化影响范围内的岩体产生不同程度的劣化影响,该劣化影响以目标区域为中心向外扩散,且距离目标区域越近,则劣化影响程度越重。
因此,在进行目标区域的岩体劣化发育特征的测定时,可以对目标区域的劣化影响范围内的岩体进行采样,通过采集到的岩样的相关劣化特征参数,实现对于目标区域内岩体的劣化发育特征的测定。
本申请实施例中,可以将目标区域与地面平行的横截面作为目标区域的深地空间断面,基于该断面可以确定目标区域的外接圆,进而确定目标区域的外接圆半径。
进一步地,地下岩体的开发现场可以存在至少一个的硐室,可选地,可以基于其中的轴对称圆形硐室实现目标区域的劣化影响范围的确定。
其中,p0为岩样的初始应力,可基于设定方法测量获取,r为目标区域的劣化影响范围的影响半径。
进一步地,岩体的劣化影响存在影响系数,基于影响系数的取值,可以实现对于目标区域的劣化影响范围的影响半径的确定。
设定岩体的劣化影响系数为a,其中,影响系数a取值区间为[1.05,1.10],影响系数a与轴对称圆形硐室的切向应力以及目标区域的深地动检断面的外接圆半径R 0 之间存在设定关系,基于该设定关系的确定,可以有效实现对于目标区域的劣化影响范围的影响半径r的确定。
进一步地,目标区域的劣化影响范围的影响半径r、目标区域的深地空间断面的外接圆半径R 0 ,以及影响系数a之间的关系如下所示:
实现中,目标区域的劣化影响范围的影响半径r与目标区域的深地空间断面的外接圆半径R 0 之间还存在一定的倍数关系,为r=(3~5)R 0 ,因此,基于上述公式获取到的满足该关系的r,即可确定为目标区域的劣化影响范围的影响半径。
进一步地,基于该影响半径即可确定目标区域的劣化影响范围。
S202,控制检测设备发送检测波穿透岩样,并获取检测波穿透岩样的第一参考时长,基于岩样的密度和第一参考时长,获取岩样的第一参考变形模量,以及岩样的泊松比。
实现中,可以通过对目标区域内不同深度区域的岩体进行采样,进而获取到不同岩性的岩样。进一步地,可以通过实验室的相关设备,精准的获取采集到的岩样的第一参考劣化特征参数。
其中,通过实验室的相关设备,比如电子秤、游标卡尺等等,可以获取岩样的直径Φ、高度h以及质量m,并通过如下公式计算获取岩样的体积V:
进一步地,可以通过如下公式计算获取岩样的密度ρ:
再进一步地,通过实验室的检测设备获取检测波的纵波穿透岩样的所耗时长t p 和横波穿透岩样的所耗时长t s ,并获取该场景下的纵波波速v p 和横波波速v s ,公式如下:
则可以根据上述相关参数获取岩样的第一参考变形模量E,公式如下:
以及,根据上述相关参数获取岩样的泊松比μ,公式如下:
S203,获取岩样的第一内部裂隙结构特征和第一裂隙体积,基于第一裂隙体积获取岩样的第一参考裂隙率。
本申请实施例中,岩体的劣化发育特征可以通过宏观角度上,岩体的结构面的裂隙的变化体现,因此,岩体的裂隙率可以用于对岩体劣化发育程度的测定。
可选地,可以通过设定软件获取岩样当前状态下的裂隙结构特征,并将其确定为岩样的第一内部裂隙结构特征,相应地,基于设定的软件可以获取岩样中的结构面上的裂隙的体积,可以将其确定为岩样的第一裂隙体积。
进一步地,基于设定的裂隙率的公式,获取岩样的第一参考裂隙率。
设定,岩样的裂隙体积V c 为,则岩样的第一参考裂隙率n的获取公式如下:
可选地,可以通过CT扫描图像对岩样进行三维重构,进而应用VG Studio MAX图像分析软件对岩样内部的裂隙结构进行提取,进而获取岩样的第一内部裂隙结构特征,并计算获取到岩样的第一裂隙体积。
其中,采集到的岩样内部的裂隙结构,可以是岩样内部的裂隙结构的裂隙发育分布图,基于该分布图可以直观的获取岩样内部的裂隙的状态。
S204,基于第一参考变形模量、第一内部裂隙结构特征以及第一参考裂隙率,生成岩样的第一参考劣化特征参数。
本申请实施例中,确定岩样的第一参考变形模量、第一内部裂隙结构特征以及第一参考裂隙率后,可以将获取到的多个岩样的劣化特征参数进行整合,进而生成岩样的第一参考劣化特征参数。
基于岩样的第一参考劣化特征参数,可以获取目标区域内岩体的劣化程度。
本申请提出的岩体劣化发育特征的测定方法,采集目标区域的影响范围内的岩样,并获取岩样的第一参考变形模量、第一内部裂隙结构特征以及第一参考裂隙率,进而生成的岩样的第一参考劣化特征参数,为目标区域内的岩体的劣化程度参数的获取提供了对比参数,提升了获取的目标区域内岩体的劣化程度特征参数的准确率。
上述实施例中,关于岩样在不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数的获取,可结合图3进一步理解,图3为本申请另一实施例的岩体劣化发育特征的测定方法的流程示意图,如图3所示,该方法包括:
S301,获取岩样的不同的围压,并获取岩样在不同的围压下的参考应力,生成岩样的应力应变曲线,并基于应力应变曲线,确定岩样的不同的劣化阶段。
本申请实施例中,可以对岩样施加不同的围压,并基于岩样在不同的围压下的状态,可以确定岩样的应力应变曲线。
可选地,可以通过单轴压缩试验等相关试验获取岩样的围压参数。
具体地,可以通过设定软件采集岩样受压过程中,岩体的产生变化的各项参数,比如,岩体在不同的围压下产生的应力参数的变化。进一步地,将岩体在不同围压下产生的不同的应力确定为岩样的参考应力,并基于不同围压对应的参考应力,生成岩样的应力应变曲线。
其中,岩样的应力应变曲线存在峰值,该峰值可以理解为,岩样劣化程度可达到的最高值。
实现中,岩样的劣化存在不同的阶段,比如原始孔隙压密阶段、线弹性阶段、弹塑性过渡阶段、塑性阶段以及破坏阶段,因此,可以将岩样的应力应变曲线中的峰值理解为,岩样劣化的最后一个破坏阶段中,岩样产生的应力的最高值。
进一步地,基于岩样破坏阶段对应的应力与其他劣化阶段对应的应力之间的设定关系,可以确定岩样的不同劣化阶段对应的应力范围,进而可以确定岩样的不同劣化阶段。
比如,岩体的线弹性阶段对应的应力范围,为岩体的破坏阶段应力峰值的0.4~0.6,则将岩样的应力应变曲线的峰值的0.4~0.6生成的应力的取值范围,确定为岩样的线弹性阶段对应的应力的取值范围。
再比如,岩体的弹塑性过渡阶段对应的应力范围,为岩体的破坏阶段应力峰值的0.7~0.9,则将岩样的应力应变曲线的峰值的0.7~0.9生成的应力的取值范围,确定为岩样的弹塑性过渡阶段对应的应力的取值范围。
需要说明的是,岩体的原始孔隙压密阶段为岩体未产生劣化的阶段,可以理解为,该阶段的岩体不存在相关的劣化特征,在实际的场景中,该阶段为岩体的理想阶段。
S302,控制检测设备发射检测波穿透不同的劣化阶段的岩样,并获取检测波穿透不同的劣化阶段的岩样的第二参考时长,基于岩样的密度以及第二参考时长,获取岩样在不同的劣化阶段的第二参考变形模量。
确定岩样的不同劣化阶段后,可以控制对岩样施加不同程度的围压,使得岩样可以停留于任一劣化阶段,进一步地,控制实验室内的检测设备,获取检测波的纵波以及横波穿透处于任一劣化阶段的岩样所耗费的时长,并将其屋顶为岩样的第二参考时长,并基于获取到的纵波和横波对应的第二参考时长,确定穿透处于任一劣化阶段的岩样的纵波波速和横波波速。
设定,通过实验室的检测设备获取检测波的纵波穿透处于任一劣化阶段的岩样的所耗时长t p ’和横波穿透处于任一劣化阶段的岩样的所耗时长t s ’,则该场景下,处于任一劣化阶段的岩样对应的纵波波速v p ’和横波波速v s ’的计算公式如下:
进一步地,基于获取到的纵波波速v p ’和横波波速v s ’,进而获取到岩样的任一劣化阶段对应的第二参考变形模量E ’,计算公式如下:
其中,ρ ’ 为处于任一劣化阶段的岩样的密度。
进一步地,确定岩样在不同劣化阶段的第二参考变形模量。
需要说明的是,针对岩样的某一个劣化阶段,其对应的第二参考变形模量存在两个临界值,处于该两个临界值之间的第二参考变形模量均属于该劣化阶段的岩样的第二参考变形模量。
S303,基于第一参考变形模量以及第二参考变形模量,获取岩样在不同的劣化阶段的参考损伤变量。
进一步地,确定岩样在不同的劣化阶段的第二参考变形模量后,可以基于设定公式,计算获取岩样处于不同的劣化阶段时岩体的损伤变量,并将其确定为岩样在不同的劣化阶段对应的参考损伤变量。
设定,第一参考变形模量为E,岩样在不同的劣化阶段的第二参考变形模量为E ’,则岩样在不同劣化阶段的参考损伤变量D计算公式如下:
需要说明的是,针对岩样的某一个劣化阶段,其对应的参考损伤变量存在两个临界值,处于该两个临界值之间的参考损伤变量均属于该劣化阶段的岩样的参考损伤变量。
可选地,还可以通过计算岩样处于弹性极限、屈服极限、峰值强度、残余强度等不同状态下岩样的损伤变量,进而确定岩样在不同劣化阶段的参考损伤变量。
S304,获取岩样在不同的劣化阶段的第二内部裂隙结构特征以及第二参考裂隙体积,基于第二参考裂隙体积获取岩样在不同的劣化阶段的第二参考裂隙率。
实现中,由于岩体的劣化可以通过宏观上的岩体的结构面的裂隙的变化体现,因此,确定岩样的不同劣化阶段后,需要确定岩样的每个劣化阶段对应的裂隙结构特征以及相应的裂隙率。
其中,可以通过设定软件采集岩样在不同劣化阶段的裂隙结构特征,并计算岩样在不同劣化阶段的裂隙结构的体积,进而可以获取岩样在不同劣化阶段的裂隙率。
可选地,采集到的岩样在不同劣化阶段的裂隙结构特征,可以是岩样在不同劣化阶段的裂隙发育分布图,基于该分布图可以直观的获取岩样在任一劣化阶段的裂隙的状态,以及处于不同劣化阶段的岩样的裂隙的变化。
进一步地,将采集到的岩样在不同劣化阶段的裂隙结构特征,确定为岩样的第二内部裂隙结构特征,将岩样在不同劣化阶段的裂隙结构的体积,确定为岩样在不同劣化阶段的第二参考裂隙体积,进而获取岩样在不同劣化阶段的第二参考裂隙率。
设定,第二参考裂隙体积为V c ’,则岩样在不同劣化阶段的第二参考裂隙率n ’ 的计算公式如下:
其中,V’为不同劣化阶段的岩样的体积。
需要说明的是,针对岩样的某一个劣化阶段,其对应的第二参考裂隙率存在两个临界值,处于该两个临界值之间的第二参考裂隙率均属于该劣化阶段的岩样的第二参考裂隙率。
S305,基于参考损伤变量、第二内部裂隙结构特征以及第二参考裂隙率,生成岩样在不同的劣化阶段对应的第二参考劣化特征参数。
本申请实施例中,获取岩样在不同劣化阶段的参考损伤变量、第二内部裂隙结构特征、第二参考裂隙率后,基于获取到的岩样在不同劣化阶段的相关劣化特征参数,即可生成岩样在不同劣化阶段对应第二参考劣化特征参数。
进一步的,基于不同劣化阶段对应的第二参考劣化特征参数,可以获取目标区域内岩体当前所处的劣化阶段。
本申请提出的岩体劣化发育特征的测定方法,采集目标区域的影响范围内的岩样,获取岩样的应力应变曲线,进而确定岩样的不同劣化阶段。进一步地,获取岩样在不同劣化阶段的参考损伤变量、第二内部裂隙结构特征以及第二参考裂隙率,进而生成岩样在不同劣化阶段的对应的第二参考劣化特征参数,为目标区域内岩体的劣化阶段的判断提供了对比参数,提升了获取的目标区域内岩体的目标劣化阶段的准确率。
上述实施例中,关于目标区域内岩体内任一点的目标纵波波速和目标横波波速的获取,可结合图4进一步理解,图4为本申请另一实施例的岩体劣化发育特征的测定方法的流程示意图,如图4所示,该方法包括:
S401,从当前发射频率对应的所有传输路径中识别震动波的最短的目标传输路径,并获取目标传输路径上岩体内任一点和岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速。
为了实现基于震动波获取岩体的劣化特征参数,可以在目标区域内设置震动波的发射器和检波器,其中,发射器用于根据设定频率发送震动波,检波器用于接收经岩体反射后的震动波。
进一步地,可以在目标区域内设置一个坐标系,确定发射器与检波器的安装位置后,安装位置所对应的坐标即为发射器和/或检波器的坐标。
其中,目标区域内可以设置至少一个发射器与至少一个检波器。
可选地,可以在目标区域内设置柱坐标系,比如空间直角坐标系。其中,某一个震动波的发射器的坐标可以记为(x 0 ,y 0 ,z 0 ),多个检波器的坐标可以记为A(x 1 ,y 1 ,z 1 )、B(x 2 , y 2 ,z 2 )、C(x 3 ,y 3 ,z 3 )、……、N(x n ,y n ,z n ),其中,N和n为正整数。
进一步地,获取发射器按照不同的发射频率发射震动波的发射时刻,以及检波器检测到当前发射频率下发送的震动波对应的到达时刻。
本申请实施例中,震动波可以基于设定的频率从发射器发射,可以在发射器上配置时间记录功能,当震动波基于设定的频率发射时,可以记录其发射时刻t 0 。
相应地,可以在检波器上配置时间记录功能,当检波器接收到通过岩体的反射后的震动波时,可以记录其接收到震动波的时间,即为震动波的达到时刻t i 。
进一步地,获取震动波到达检波器时的纵波波速和横波波速。
本申请实施例中,可以通过对检波器功能的配置,实现震动波纵波波速和横波波速的获取。为检波器中设置波速检测功能,当震动波到达检波器时,检波器接收震动波,并对震动波的相关参数进行检测。从检波器的检测结果中,可以获取震动波到达检波器时的纵波波速和横波波速。
其中,纵波波速和横波波速是存在方向的矢量波速,可以将纵波波速和/或横波波速记做v (x ,y ,z) ,(x ,y ,z)分别为纵波波速和/或横波波速在x方向、y方向以及z方向的速度分量值。
进一步地,基于震动波到达检波器时的纵波波速和横波波速,以及发射器和检波器的安装位置,计算震动波的多个传输路径。
本申请实施例中,对于震动波的路径计算存在设定的公式,通过获取公式中的相关变量,既可以计算获取到震动波的传输路径。
进一步地,基于震动波的发射器以及检波器的坐标、震动波的发射时刻以及到达时刻、震动波达到检波器的纵波波速和横波波速,可以计算获取到震动波从发射器到检波器之间的传输路径,如公式所示:
其中,L i 为震动波的第i个传输路径,i的取值范围为1、2、3、……、n,n为检波器的设置数量,v (x ,y ,z) 为震动波的横波波速和/或纵波波速的波速矢量值。
进一步地,确定最短的传输路径为目标传输路径。
实现中,震动波从发射器发出后,通过传播介质的传输到达检波器时,震动波所经历的路径即为震动波的传输路径。震动波通过不同的路径进行的传输,会由于路径的长短、路径上的介质产生衰减,因此,可以从全部的传输路径中获取其中衰减最小、干扰最少的路径,并基于在该条路径上传输的震动波的相关参数实现后续的计算。
本申请实施例中,震动波在目标区域内的传输路径,经过的媒介近乎相同,因此,可以将传输距离作为路径筛选的条件。传输距离较短则震动波所受到的干扰较少,相应地震动波的衰减也会相对较小。
获取到震动波的全部传输路径后,可以将全部的传输路径的距离进行比较,选择其中最短的传输路径,并将其确定为目标传输路径。
其中,还可以采用最短路径射线追踪算法获取不同频率的震动波从发射器到检波器之间的最短的目标传输路径。基于几何光学,通过震动波到达检波器的到达时刻、震动波的发射时刻,以及发射器和检波器的坐标位置,通过最短路径射线追踪算法中的镜像法、发射射线法等等相关的几何计算方法,确定传输距离最短的目标传输路径。
进一步地,对目标传输路径进行SIRT迭代反算,获取当前发射频率下岩体内任一点和岩体内任一点的对应的纵波波速和横波波速。
本申请实施例中,确定不同频率的震动波的目标传输路径后,可以获取到目标传输路径上的岩体内的任一点。
进一步地,基于震动波的目标传输路径进行迭代射线反演计算,比如同时迭代重建法(SIRT),通过算法实现反演计算,获取当前发射频率下的震动波的目标传输路径上的岩体内任一点的纵波波速和横波波速,并不断的进行重复迭代。在迭代的过程中,基于前向计算、残差计算等调整方式,对目标传输路径上的纵波波速和横波波速持续地进行速度校正,进而获取到震动波在目标传输路径上的岩体内任一点所对应的纵波波速和横波波速。
需要说明的是,由于岩体内任一点的劣化特征参数是通过震动波在该岩体内任一点的纵波波速和横波波速计算获取,因此,基于迭代计算获取到的震动波在其目标传输路径上对应的岩体内任一点的纵波波速和横波波速,是该频率的震动波可以实现的最大准确度的对该岩体内任一点的劣化特征参数计算。
其中,每个频率的震动波在其目标传输路径上,每个岩体内的点仅存在一个对应的纵波波速和横波波速。
S402,判断当前发射频率下岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速是否满足设定条件,若未满足设定条件,则调整至下一发射频率并获取下一发射频率下岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速,直至获取满足设定条件的纵波波速和横波波速停止调整,并确定为目标纵波波速和目标横波波速。
实现中,震动波在不同发射频率下,岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速存在不同,为了更加精准地获取目标区域内岩体内任一点的劣化程度特征参数以及目标劣化阶段,需要对震动波的频率进行调整,并基于设定条件确定目标纵波波速和目标横波波速。
其中,可以将震动波在当前发射频率下岩体内任一点的纵波波速和横波波速与设定条件进行对比,若震动波在当前发射频率下的纵波波速和横波波速不满足设定条件,则调整震动波的发射频率至下一发射频率,并将震动波在下一发射频率下岩体内任一点的纵波波速和横波波速与设定条件进行比较,直至获取到满足设定条件的纵波波速和横波波速,进而确定目标纵波波速和目标横波波速。
进一步地,获取当前发射频率下岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速与前一发射频率下岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速之间的纵波波速差和横波波速差。
本申请实施例中,从第一次的震动波发射开始,基于上述相关步骤,可以获取当次发射的震动波的目标传输路径上的岩体内任一点,以及岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速。
相应地,可以基于相同的方法获取第二次发射的震动波的目标传输路径上的岩体内任一点,以及岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速,并依次类推。
进一步地,获取当前发射频率的震动波的目标传输路径上的岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速,与前一次发射频率的震动波的目标传输路径上的岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速中,相同的岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速,并对该岩体内任一点对应的两个纵波波速和两个横波波速分别作差,获取当前发射频率的震动波与前一次发射频率的震动波之间的纵波波速差和横波波速差。
比如,可以将第二次发射频率的震动波的目标传输路径上的岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速,与第一次发射频率的震动波的目标传输路径上的岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速中,相同的岩体内任一点对应的两个纵波波速和横波波速作差,即可获取二者之间的纵波波速差与横波波速差。
其中,通过纵波波速差和横波波速差可以实现对岩体内任一点的纵波波速和横波波速的稳定性的衡量,纵波波速和横波波速的稳定性越强,通过其获取到的岩体的劣化特征参数的准确率越高。
进一步地,响应于纵波波速差和横波波速差满足预设的波速差精度,则将当前发射频率下岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速,确定为目标纵波波速和目标横波波速。
本申请实施例中,可以根据设定的波速差的精度的要求,分别设置纵波波速差以及横波波速差需要满足的设定条件,若获取到纵波波速差与横波波速差均可以满足设定的条件,则可以将满足条件的纵波波速与横波波速确定为目标纵波波速以及目标横波波速。
若获取到的纵波波速差与横波波速差不满足设定的条件,则继续获取下一轮发射频率与当前发射频率的震动波之间的纵波波速差与横波波速差,并继续与设定的条件进行对比,直至获取到满足设定条件的纵波波速差和横波波速差。
进一步地,获取当前发射频率的震动波对应的岩体内任一点的纵波波速和横波波速后,分别获取二者的倒数,进而获取当前发射频率的震动波的纵波的慢度以及横波的慢度,当获取到的纵波的慢度和横波的慢度均满足设定的纵波波速差的精度条件以及横波波速差的精度条件时,则可以将当前发射频率的震动波对应的岩体内任一点的对应的纵波波速和横波波速,确定为目标纵波波速和目标横波波速。
进一步地,将岩体内任一点对应的目标纵波波速和目标横波波速进行整合,获取到目标区域内的岩体的目标纵波波速和目标横波波速的分布特征。
可选地,为了更加直观的获取目标区域内的岩体的目标纵波波速和目标横波波速的分布,可以基于获取到的目标区域内的岩体的目标纵波波速和目标横波波速的分布特征,生成目标区域内的岩体的波速场。
本申请提出的岩体劣化发育特征的测定方法,获取每次发射的震动波的传输路径中最短的目标传输路径,并通过迭代获取震动波在其目标传输路径上的岩体内任一点以及岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速。获取每两次发射的震动波对应的纵波波速和横波波速之间的波速差,当获取到的波速差满足设定标准时,将当前发射频率的震动波对应的岩体内任一点的纵波波速和横波波速确定为目标纵波波速和目标横波波速。本申请中,通过使用中低频震动波实现岩体劣化程度的测定,实现对于岩体的无损检测,通过目标纵波波速和目标横波波速计算获取到岩体内任一点劣化后的劣化特征参数,提高了岩体劣化程度特征参数获取效率,提升了岩体的劣化发育特征的测定精度,优化了岩体的劣化发育特征的测定效率。
上述实施例的基础上,关于目标区域的岩体劣化发育分布图的生成,可结合图5进一步理解,图5为本申请另一实施例的岩体劣化发育特征的测定方法的流程示意图,如图5所示,该办法包括:
S501,基于目标纵波波速和目标横波波速,获取岩体内任一点的第一变形模量,并基于第一变形模量与第一参考变形模量,获取岩体内任一点的第一损伤变量。
本申请实施例中,基于确定的岩体内任一点的目标纵波波速和目标横波波速,可以获取岩体内任一点的相关劣化特征参数。
其中,可以通过岩体内任一点的目标纵波波速和目标横波波速,获取岩体内任一点当前状态下的变形模量,将其确定为目标区域内岩体内任一点的第一变形模量。
进一步地,为了确定可以体现岩体内任一点的劣化程度的相关参数,可以获取岩体内任一点的第一变形模量,并基于第一变形模量以及第一参考变形模量,计算岩体内任一点当前的损伤变量,并将其确定为岩体内任一点的第一损伤变量。
S502,基于泊松比、目标纵波波速和目标横波波速,获取岩体内任一点的第一裂隙率。
在岩体发生劣化的过程中,岩体的结构面的裂隙会随着岩体劣化特征的发育变化,基于岩体内任一点的目标纵波波速和目标横波波速,可以获取到岩体内任一点当前状态的裂隙率,并将其确定为岩体内任一点的第一裂隙率。
其中,a为目标区域的劣化影响范围的影响系数。
S503,基于参考损伤变量和第一损伤变量,以及第一参考裂隙率和第一裂隙率,获取岩体内任一点的第一结构特征。
本申请实施例中,基于岩体内任一点的参考损伤变量和第一损伤变量,可以确定目标区域内岩体内任一点当前的损伤变化情况,基于岩体内任一点的第一裂隙率和第一参考裂隙率,可以确定目标区域内岩体内任一点当前的裂隙的发育情况。
进一步地,确定岩体内任一点基于岩样的损伤变化情况以及裂隙发育情况后,可以将其代入岩样的第一内部裂隙结构特征,将岩样的第一内部裂隙结构特征基于该损伤变化情况和裂隙发育情况进行进一步处理,进而生成可以体现岩体内任一点当前内部裂隙结构特征的第一结构特征。
可选地,第一结构特征可以是岩体内任一点内部的裂隙结构的分布图,基于该分布图可以直观的获取岩体内任一点当前的内部裂隙的状态。
S504,基于第一损伤变量、第一结构特征和第一裂隙率,生成岩体内任一点的第一劣化特征参数。
进一步地,基于岩体内任一点的第一损伤变量、第一结构特征以及第一裂隙率,可以生成岩体内任一点的第一劣化特征参数,将全部的岩体内任一点的第一劣化特征参数进行整合,即可获取目标区域内岩体的第一劣化特征参数。
S505,针对岩体内任一点,获取岩体内任一点的第一劣化特征参数,基于第一参考劣化特征参数的损失值,并基于损失值生成岩体内任一点的劣化程度特征参数。
本申请实施例中,为了更加准确的获取目标区域内岩体的劣化发育特征,需要获取当前目标区域内岩体的劣化程度,进一步地,针对岩体内任一点,可以将岩体内任一点对应的第一劣化特征参数,与岩样的第一参考劣化特征参数进行比较,进而获取可以体现岩体内任一点的劣化程度的相关劣化程度特征参数。
其中,可以获取第一劣化特征参数中,每个参数基于第一参考劣化特征参数中对应的参数的损失值,基于该损失值,即可获取岩体内任一点的劣化程度特征参数。
S506,针对岩体内任一点,基于第一劣化特征参数以及第二参考劣化特征参数,获取岩体内任一点所属的目标劣化阶段。
本申请实施例中,可以将第一劣化特征参数与岩样在不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数进行对比,基于对比的结果,可以确定岩体内任一点所属的目标劣化阶段。
比如,设定岩样在不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数中的裂隙率为n’,岩样的每个劣化阶段的裂隙率均存在两个临界值,则岩样的原始孔隙压密阶段的裂隙率对应的区间为[n 1 ’, n 2 ’),岩样的线弹性阶段的裂隙率对应的区间为[n 2 ’, n 3 ’),岩样的弹塑性过渡阶段的裂隙率对应的区间为[n 3 ’, n 4 ’),岩样的塑性阶段的裂隙率对应的区间为[n 4 ’, n 5 ’),岩样的破坏阶段的裂隙率对应的区间为[n 5 ’, n 6 ’)。
若裂隙率对应的第二参考劣化特征参数中的裂隙率的区间为[n 2 ’, n 3 ’),该区间对应的岩样的劣化阶段为线弹性阶段,则可以确定岩体内任一点所属的劣化阶段为线弹性阶段。
若裂隙率对应的第二参考劣化特征参数中的裂隙率的区间为[n 4 ’, n 5 ’),该区间对应的岩样的劣化阶段为塑性阶段,则可以确定岩体内任一点所属的劣化阶段为塑性阶段。
进一步地,可以确定目标区域内全部岩体内任一点所属的目标劣化阶段。
S507,基于岩体内每一点的劣化程度特征参数以及目标劣化阶段,生成岩体劣化发育分布图。
其中,确定目标区域内全部岩体内任一点对应的劣化程度特征参数以及所属的目标劣化阶段后,可以基于获取到的岩体内任一点当前的劣化状态,实现对于目标区域内岩体的劣化发育状态的判断。
进一步地,为了更加直观的体现目标区域内岩体的劣化发育特征,可选地,可以通过计算机对全部岩体内任一点对应的劣化程度特征参数以及目标劣化阶段进行整合。
实现中,岩体的劣化从宏观上可以通过岩体结构面的裂隙体现,则可以将岩体内任一点的劣化程度特征参数中包含有岩体内任一点的内部裂隙结构特征进行整合,获取目标区域内岩体的裂隙结构特征,进而生成目标区域内岩体的裂隙结构特征图。
进一步地,在目标区域内岩体的裂隙结构特征图的基础上,接岩体内任一点的劣化程度特征参数中的其他参数以及岩体内任一点所属的目标劣化阶段,进而生成目标区域内岩体的劣化发育分布图。
基于岩体的劣化发育分布图,可以从图像上直观获取岩体的劣化发育特征,也可以通过调取其中岩体内任一点对应的劣化程度特征参数以及所属目标劣化阶段,获取微观上的参数信息,进而达到准确的岩体劣化发育特征的测定。
本申请提出的岩体劣化发育特征的测定方法,基于第一劣化特征参数与第一参考劣化特征参数,获取岩体内任一点的劣化程度特征参数,基于第一劣化特征参数与岩样在不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数,确定岩体内任一点所属的目标劣化阶段,基于上述岩体内任一点的劣化程度特征参数以及所属目标劣化阶段,进而生成可以直观获取岩体劣化发育特征的岩体劣化发育分布图。本申请中,基于岩体内任一点的劣化特征参数与岩样的参考劣化特征参数,确定岩体内任一点的劣化发育程度以及劣化阶段,简化了岩体的劣化发育特征的获取过程,降低了测定的工程量,提升了岩体的劣化发育特征的测定精度,优化了岩体的劣化发育特征的测定效率
上述实施例的基础上,图6为本申请另一实施例的岩体劣化发育特征的测定方法的流程示意图,如图6所示,该方法包括:
S601,获取发射器发射的震动波在岩体内任一点上形成目标纵波波速和目标横波波速的候选频率集。
为了增加岩体的劣化发育特征的测定方法的可用性,降低岩体劣化特征参数的获取过程中的操作难度,在确定目标区域内目标的纵波波速和目标横波波速后,可以基于目标的纵波波速和目标横波波速反演计算,获取可以形成该目标纵波波速和目标横波波速的多个频率。
进一步地,将获取到的频率进行整合,生成发射器发射的震动波的候选频率集。
S602,对候选频率集产生的震动波进行噪声过滤,从候选频率集中,获取发射器的目标发射频率。
实现中,震动波在传输过程中会受到不同程度的噪声影响,进而导致了最终的测定结果的准确程度受到一定的影响,因此,为了提高震动波在进行岩体劣化发育特征的测定时的分辨率,以及测定结果的准确率,获取到候选频率集后,对于其产生的震动波,需要进行进一步的过滤处理。
本申请实施例中,在震动波被岩体反射的过程中,存在部分岩体对于到达的震动波进行了无效反射,通过无效反射传输的震动波无法实现对于岩体的劣化发育特征的测定,同时对于可以实现岩体劣化发育特征的测定的有效传输的震动波的分辨率会产生一定程度的影响。
进一步地,可以将该部分无效传输的震动波确定为杂波,并对其进行过滤处理。
可选地,可以在目标区域中设置滤波设备,或者在检波器上配置滤波功能等等,以实现对于无效传输的杂波的过滤。
进一步地,获取对候选频率集产生的震动波进行杂波过滤后的部分震动波,并将该部分震动波对应的部分频率,确定为发射器的目标发射频率。
其中,基于目标发射频率所产生的震动波,均可以实现对于目标区域或其他类似的区域范围内的岩体的劣化发育特征的测定。
本申请提出的岩体劣化发育特征的测定方法,基于目标纵波波速和目标横波波速,获取候选频率集,基于进一步的噪声过滤,确定了发射器的目标发射频率,保证了震动波在岩体劣化发育特征的测定过程中的分辨率,有效增加了岩体劣化发育特征的测定方法的可操作性和实用性。
为了进一步理解上述实施例,可结合图7,图7为本申请另一实施例的岩体劣化发育特征的测定方法的流程示意图,如图7所示,该方法包括:
S701,对目标区域内随机采样,并获取采集到的岩样的第一参考劣化特征参数以及岩样在不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数。
S702,设置至少一个震动波的发射器和至少一个检波器,并确定发射器和检波器的坐标。
S703,控制发射器发射震动波,获取震动波的发射时刻以及震动波达到检波器的到达时刻,并获取震动波从发射器到检波器之间的最短的目标传输路径。
S704,对目标传输路径进行反演迭代计算,获取每次发射的震动波的目标传输路径上的岩体内任一点,以及岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速。
S705,从全部的发射的震动波的岩体内任一点以及岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速中,获取满足精度的目标纵波波速和目标横波波速。
S706,基于目标纵波波速和目标横波波速获取目标区域内岩体内任一点的第一劣化特征参数。
S707,基于第一劣化特征参数和第一参考劣化特征参数,获取岩体内任一点的劣化程度特征参数,基于第一劣化特征参数和岩样在不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数,确定岩体内任一点所属的目标劣化阶段。
S708,基于岩体内任一点的劣化程度特征参数与目标劣化阶段,生成目标区域内岩体的劣化发育特征分布图,完成目标区域内岩体的劣化发育特征的测定。
本申请提出的岩体的劣化发育特征的测定方法,从目标区域的劣化影响范围内进行岩样的采集,并获取岩样的第一参考劣化特征参数,以及岩样在不同的劣化阶段的第二参考劣化特征参数。在目标区域内设置震动波的发射器和检波器,并根据震动波在发射器与检波器之间的最短的目标传输路径,获取震动波在目标传输路径上的岩体内任一点以及岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速。从全部的震动波对应的纵波波速和横波波速中,获取目标纵波波速和目标横波波速,并基于目标纵波波速和目标横波波速,获取目标区域内岩体内任一点的第一劣化特征参数。进一步地,基于第一劣化特征参数与第一参考劣化特征参数,确定岩体内任一点的劣化程度特征参数,基于第一劣化特征参数与岩样在不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数,确定岩体内任一点的目标劣化阶段。基于岩体内任一点的劣化程度特征参数与目标劣化阶段,进而生成目标区域内的岩体劣化发育分布图。本申请中,通过使用中低频震动波实现岩体劣化程度的测定,实现对于岩体的无损检测,通过目标纵波波速和目标横波波速计算获取到岩体内任一点劣化后的劣化特征参数,并基于岩体内任一点的劣化特征参数与岩样的参考劣化特征参数,确定岩体内任一点的劣化发育程度以及劣化阶段,简化了岩体的劣化发育特征的获取过程,降低了测定的工程量,提升了岩体的劣化发育特征的测定精度,优化了岩体的劣化发育特征的测定效率。
与上述几种实施例提出的岩体劣化发育特征的测定方法相对应,本申请的一个实施例还提出了一种岩体劣化发育特征的测定装置,由于本申请实施例提出的岩体劣化发育特征的测定装置与上述几种实施例提出的岩体劣化发育特征的测定方法相对应,因此上述岩体劣化发育特征的测定方法的实施方式也适用于本申请实施例提出的岩体劣化发育特征的测定装置,在下述实施例中不再详细描述。
图8为本申请一实施例的岩体劣化发育特征的测定装置的结构示意图,如图8所示,岩体劣化发育特征的测定装置800,包括第一计算模块81、发射模块82、反演模块83、第二计算模块84、确定模块85、生成模块86,其中:
第一计算模块81,用于获取目标区域的劣化影响范围,从范围内采集岩样,并获取岩样的第一参考劣化特征参数,以及,岩样的不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数;
发射模块82,用于控制目标区域内的发射器按照不同的发射频率发射震动波,其中,震动波由至少一个检波器接收,每个发射频率发射的震动波在发射器与检波器之间形成传输路径;
反演模块83,用于基于震动波形成的传播路径,反演获取目标区域内岩体内任一点的目标纵波波速和目标横波波速;
第二计算模块84,用于基于目标纵波波速和目标横波波速,获取岩体内任一点的第一劣化特征参数;
确定模块85,用于针对岩体内任一点,将岩体内任一点的第一劣化特征参数与第一参考劣化特征参数进行比较,确定岩体内任一点对应的劣化程度特征参数,以及,将岩体内任一点的第一劣化特征参数与不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数进行比较,确定岩体内任一点对应的目标劣化阶段;
生成模块86,用于基于岩体内任一点的劣化程度特征参数和目标劣化阶段,生成目标区域的岩体劣化发育分布图。
本申请提出的岩体的劣化发育特征的测定装置,从目标区域的劣化影响范围内进行岩样的采集,并获取岩样的第一参考劣化特征参数,以及岩样在不同的劣化阶段的第二参考劣化特征参数。在目标区域内设置震动波的发射器和检波器,并根据震动波在发射器与检波器之间的最短的目标传输路径,获取震动波在目标传输路径上的岩体内任一点以及岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速。从全部的震动波对应的纵波波速和横波波速中,获取目标纵波波速和目标横波波速,并基于目标纵波波速和目标横波波速,获取目标区域内岩体内任一点的第一劣化特征参数。进一步地,基于第一劣化特征参数与第一参考劣化特征参数,确定岩体内任一点的劣化程度特征参数,基于第一劣化特征参数与岩样在不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数,确定岩体内任一点的目标劣化阶段。基于岩体内任一点的劣化程度特征参数与目标劣化阶段,进而生成目标区域内的岩体劣化发育分布图。本申请中,通过使用中低频震动波实现岩体劣化程度的测定,实现对于岩体的无损检测,通过目标纵波波速和目标横波波速计算获取到岩体内任一点劣化后的劣化特征参数,并基于岩体内任一点的劣化特征参数与岩样的参考劣化特征参数,确定岩体内任一点的劣化发育程度以及劣化阶段,简化了岩体的劣化发育特征的获取过程,降低了测定的工程量,提升了岩体的劣化发育特征的测定精度,优化了岩体的劣化发育特征的测定效率。
为实现上述实施例,本申请还提出了一种电子设备,如图9所示,电子设备900,包括至少一个处理器902;以及与至少一个处理器902通信连接的存储器901;其中,存储器901存储有可被至少一个处理器902执行的指令,指令被至少一个处理器902执行,以使至少一个处理器902能够执行上述实施例提出的岩体劣化发育特征的测定方法。
为了实现上述实施例,本申请还提出一种计算机可读存储介质,其存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现上述岩体劣化发育特征的测定方法。
为实现上述实施例,本申请还提出一种计算机程序产品,包括计算机程序,计算机程序在被处理器执行时实现根据上述实施例提出的岩体劣化发育特征的测定方法。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种岩体劣化发育特征的测定方法,其特征在于,待检测的目标区域内设置有至少一个发射器和至少一个检波器,所述发射器按照不同的发射频率发射震动波,其中,所述震动波由所述至少一个检波器接收,所述方法还包括:
获取所述目标区域的劣化影响范围,从所述范围内采集岩样,并获取所述岩样的第一参考劣化特征参数,以及,所述岩样的不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数;
控制所述目标区域内的发射器按照不同的发射频率发射震动波,其中,所述震动波由所述至少一个检波器接收,每个发射频率发射的震动波在所述发射器与所述检波器之间形成传输路径;
基于所述震动波形成的传播路径,反演获取所述目标区域内岩体内任一点的目标纵波波速和目标横波波速;
基于所述目标纵波波速和目标横波波速,获取所述岩体内任一点的第一劣化特征参数;
针对所述岩体内任一点,将所述岩体内任一点的第一劣化特征参数与所述第一参考劣化特征参数进行比较,确定所述岩体内任一点对应的劣化程度特征参数,以及,将所述岩体内任一点的第一劣化特征参数与所述不同劣化阶段的所述第二参考劣化特征参数进行比较,确定所述岩体内任一点对应的目标劣化阶段;
基于所述岩体内任一点的所述劣化程度特征参数和所述目标劣化阶段,生成所述目标区域的岩体劣化发育分布图。
2.根据权利要求1所述的岩体劣化发育特征的测定方法,其特征在于,所述基于所述震动波形成的传播路径,反演获取所述目标区域内岩体内任一点的目标纵波波速和目标横波波速,包括:
从当前发射频率对应的所有传输路径中识别所述震动波的最短的目标传输路径,并获取所述目标传输路径上岩体内任一点和所述岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速;
判断所述当前发射频率下所述岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速是否满足设定条件,若未满足所述设定条件,则调整至下一发射频率并获取所述下一发射频率下所述岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速,直至获取满足所述设定条件的纵波波速和横波波速停止调整,并确定为所述目标纵波波速和所述目标横波波速。
3.根据权利要求2所述的岩体劣化发育特征的测定方法,其特征在于,所述从当前发射频率对应的所有传输路径中识别所述震动波的最短的目标传输路径,并获取所述目标传输路径上岩体内任一点和所述岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速,包括:
获取所述发射器按照不同的发射频率发射震动波的发射时刻,以及所述检波器检测到所述当前发射频率下发送的震动波对应的到达时刻;
获取所述震动波到达所述检波器时的纵波波速和横波波速;
基于所述震动波到达所述检波器时的纵波波速和横波波速,以及所述发射器和所述检波器的安装位置,计算所述震动波的多个传输路径;
确定所述最短的传输路径为所述目标传输路径;
对所述目标传输路径进行SIRT迭代反算,获取所述当前发射频率下岩体内任一点和所述岩体内任一点的对应的纵波波速和横波波速。
4.根据权利要求2所述的岩体劣化发育特征的测定方法,其特征在于,所述确定所述目标纵波波速和所述目标横波波速,还包括:
获取当前发射频率下所述岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速与前一发射频率下所述岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速之间的纵波波速差和横波波速差;
响应于所述纵波波速差和横波波速差满足预设的波速差精度,则将所述当前发射频率下所述岩体内任一点对应的纵波波速和横波波速,确定为所述目标纵波波速和所述目标横波波速。
5.根据权利要求1所述的岩体劣化发育特征的测定方法,其特征在于,所述获取所述岩样的第一参考劣化特征参数,包括:
获取所述目标区域的劣化影响范围,并在所述劣化影响范围内采集岩样;
控制检测设备发送检测波穿透所述岩样,并获取所述检测波穿透岩样的第一参考时长,基于所述岩样的密度和所述第一参考时长,获取所述岩样的第一参考变形模量,以及所述岩样的泊松比;
获取所述岩样的第一内部裂隙结构特征和第一裂隙体积,基于所述第一裂隙体积获取所述岩样的第一参考裂隙率;
基于所述第一参考变形模量、所述第一内部裂隙结构特征以及所述第一参考裂隙率,生成所述岩样的第一参考劣化特征参数。
6.根据权利要求5所述的岩体劣化发育特征的测定方法,其特征在于,所述获取所述岩样的不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数,包括:
获取所述岩样的不同的围压,并获取所述岩样在所述不同的围压下的参考应力,生成所述岩样的应力应变曲线,并基于所述应力应变曲线,确定所述岩样的不同的劣化阶段;
控制所述检测设备发射所述检测波穿透所述不同的劣化阶段的所述岩样,并获取所述检测波穿透所述不同的劣化阶段的所述岩样的第二参考时长,基于所述岩样的密度以及所述第二参考时长,获取所述岩样在所述不同的劣化阶段的第二参考变形模量;
基于所述第一参考变形模量以及所述第二参考变形模量,获取所述岩样在所述不同的劣化阶段的参考损伤变量;
获取所述岩样在所述不同的劣化阶段的第二内部裂隙结构特征以及第二参考裂隙体积,基于所述第二参考裂隙体积获取所述岩样在所述不同的劣化阶段的第二参考裂隙率;
基于所述参考损伤变量、所述第二内部裂隙结构特征以及所述第二参考裂隙率,生成所述岩样在所述不同的劣化阶段对应的所述第二参考劣化特征参数。
7.根据权利要求6所述的岩体劣化发育特征的测定方法,其特征在于,所述生成所述目标区域的岩体劣化发育分布图,包括:
基于所述目标纵波波速和所述目标横波波速,获取所述岩体内任一点的第一变形模量,并基于所述第一变形模量与所述第一参考变形模量,获取所述岩体内任一点的第一损伤变量;
基于所述泊松比、所述目标纵波波速和所述目标横波波速,获取所述岩体内任一点的第一裂隙率;
基于所述参考损伤变量和第一损伤变量,以及所述第一参考裂隙率和第一裂隙率,获取所述岩体内任一点的第一结构特征;
基于所述第一损伤变量、所述第一结构特征和所述第一裂隙率,生成所述岩体内任一点的第一劣化特征参数;
针对所述岩体内任一点,获取所述岩体内任一点的所述第一劣化特征参数,基于所述第一参考劣化特征参数的损失值,并基于所述损失值生成所述岩体内任一点的所述劣化程度特征参数;
针对所述岩体内任一点,基于所述第一劣化特征参数以及所述第二参考劣化特征参数,获取所述岩体内任一点所属的目标劣化阶段;
基于岩体内每一点的所述劣化程度特征参数以及所述目标劣化阶段,生成所述岩体劣化发育分布图。
8.根据权利要求1所述的岩体劣化发育特征的测定方法,其特征在于,所述确定为目标纵波波速和目标横波波速之后,还包括:
获取所述发射器发射的震动波在所述岩体内任一点上形成所述目标纵波波速和目标横波波速的候选发射频率集;
对所述候选发射频率集产生的震动波进行噪声过滤,从所述候选发射频率集中,获取所述发射器的目标发射频率。
9.一种岩体劣化发育的测定装置,其特征在于,待检测的目标区域内设置有至少一个发射器和至少一个检波器,所述发射器按照不同的发射频率发射震动波,其中,所述震动波由所述至少一个检波器接收,包括:
第一计算模块,用于获取所述目标区域的劣化影响范围,从所述范围内采集岩样,并获取所述岩样的第一参考劣化特征参数,以及,所述岩样的不同劣化阶段的第二参考劣化特征参数;
发射模块,用于控制所述目标区域内的发射器按照不同的发射频率发射震动波,其中,所述震动波由所述至少一个检波器接收,每个发射频率发射的震动波在所述发射器与所述检波器之间形成传输路径;
反演模块,用于基于所述震动波形成的传播路径,反演获取所述目标区域内岩体内任一点的目标纵波波速和目标横波波速;
第二计算模块,用于基于所述目标纵波波速和目标横波波速,获取所述岩体内任一点的第一劣化特征参数;
确定模块,用于针对每个所述岩体内任一点,将所述岩体内任一点的第一劣化特征参数与所述第一参考劣化特征参数进行比较,确定所述岩体内任一点对应的劣化程度特征参数,以及,将所述岩体内任一点的第一劣化特征参数与所述不同劣化阶段的所述第二参考劣化特征参数进行比较,确定所述岩体内任一点对应的目标劣化阶段;
生成模块,用于基于每个所述岩体内任一点的所述劣化程度特征参数和所述目标劣化阶段,生成所述目标区域的岩体劣化发育分布图。
10.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质,其中,所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-8中任一项所述的方法。
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- 2021-07-27 CN CN202110847515.5A patent/CN113295774B/zh active Active
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