CN114062127B - 岩体稳定性的检测方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提出了一种岩体稳定性的检测方法及其装置,涉及深地资源开采及深地空间开发等地下工程领域。该方法包括:获取岩体应力的第一属性参数及裂隙渗流的第二属性参数;根据第一属性参数及第二属性参数获取围压状态下岩体的抗拉强度、每个方向的拉应力及渗透变化量;根据围压状态下岩体的抗拉强度、每个方向的拉应力及渗透变化量获取检测结果。本申请考虑了岩体缺陷处的应力集中,突出深部开采扰动岩体的卸荷与渗流致裂作用,确定岩体的稳定性,反映了现场岩体的卸荷和渗透压力的耦合特性及岩体内部缺陷结构对其破裂强度影响的定量变化,该方法可实施性强,可满足复杂应力路径下岩体安全性的分析。
Description
技术领域
本申请涉及深地资源开采及深地空间开发等地下工程领域,尤其涉及一种岩体稳定性的检测方法及其装置。
背景技术
相关技术中,对岩体稳定性的检测仅适用于某些受加载应力作用的围岩体,而深部工程围岩体并不单纯受加载应力作用,而是在某些方向处于加载状态,在另一些方向处于卸荷状态,其并不适用于卸荷岩体,另外,受控于岩体内缺陷和裂隙,简单应力状态下的试验研究已不能反映岩体工程的实际状态,尤其在渗透压力作用下,岩体的开挖卸荷使其力学特性变得更加复杂与多变,难以适应深部开采围岩体稳定性控制的需要。
发明内容
本申请旨在至少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稳定性的检测方法。
本申请的第二个目的在于提出一种岩体稳定性的检测装置。
本申请的第三个目的在于提出一种电子设备。
本申请的第四个目的在于提出一种非瞬时计算机可读存储介质。
本申请的第五个目的在于提出一种计算机程序产品。
为达上述目的,本申请第一方面实施例提出了一种岩体稳定性的检测方法,包括:
获取岩体应力的第一属性参数及裂隙渗流的第二属性参数;
根据所述第一属性参数及所述第二属性参数获取围压状态下岩体的抗拉强度、每个方向的拉应力及渗透变化量;
根据所述围压状态下岩体的抗拉强度、所述每个方向的拉应力及所述渗透变化量获取检测结果。
本申请考虑了岩体缺陷处的应力集中,突出深部开采扰动岩体的卸荷与渗流致裂作用,确定岩体的稳定性,反映了现场岩体的卸荷和渗透压力的耦合特性及岩体内部缺陷结构对其破裂强度影响的定量变化,该方法可实施性强,可满足复杂应力路径下岩体安全性的分析。
为达上述目的,本申请第二方面实施例提出了一种岩体稳定性的检测装置,包括:
第一获取模块,用于获取岩体应力的第一属性参数及裂隙渗流的第二属性参数;
第二获取模块,用于根据所述第一属性参数及所述第二属性参数获取围压状态下岩体的抗拉强度、每个方向的拉应力及渗透变化量;
第三获取模块,用于根据所述围压状态下岩体的抗拉强度、所述每个方向的拉应力及所述渗透变化量获取检测结果。
为达上述目的,本申请第三方面实施例提出了一种电子设备,包括:
至少一个处理器;及
与至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令,指令被至少一个处理器执行,以使至少一个处理器能够执行本申请第一方面实施例中提供的岩体稳定性的检测方法。
为达上述目的,本申请第四方面实施例提出了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,其中,计算机指令用于使计算机执行根据本申请第一方面实施例中提供的岩体稳定性的检测方法。
为达上述目的,本申请第五方面实施例提出了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本申请第一方面实施例中提供的岩体稳定性的检测方法。
附图说明
图1是本申请一个实施例的岩体稳定性的检测方法的流程图;
图2是本申请一个实施例的岩体稳定性的检测方法的流程图;
图3是本申请一个实施例的岩体稳定性的检测方法的示意图;
图4是本申请一个实施例的岩体稳定性的检测方法的流程图;
图5是本申请一个实施例的机器人行驶装置的结构框图;
图6是本申请一个实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,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。
下面结合附图来描述本申请实施例的岩体稳定性的检测方法及其装置。
图1是本申请一个实施例的岩体稳定性的检测方法的流程图,如图1所示,该方法包括以下步骤:
S101,获取岩体应力的第一属性参数及裂隙渗流的第二属性参数。
深地资源开采过程中,由于埋深增高,工程围岩赋存环境由浅部低地应力、低岩溶裂隙水压向深地高地应力、高岩溶裂隙水压转变,岩体结构由浅部简单向深部复杂甚至极复杂转变。因此,本申请实施例中,对岩体稳定性进行检测时,同时考虑了岩体的应力作用以及岩体裂隙渗流作用。
岩体未被开采时,深部工程围岩体承受压应力作用,进而被开采扰动影响,深部工程围岩体将先经历切向应力增长至应力集中峰值,随后在开采卸荷作用下,其受力状态将会改变。
可选地,本申请实施例中,同时考虑卸荷以及渗流作用对岩体安全性的影响,获取岩体应力的第一属性参数及裂隙渗流的第二属性参数,其中,第一属性参数可以包含无围压状态下岩体的抗拉强度、无量纲系数、及每个方向的压应力,卸载裂隙的法向刚度、初始岩体应力、卸荷裂隙的初始开度,岩体应力、初始岩体应力,各个方向的卸荷量,杨氏模量、泊松比和每个方向的压应力,应力集中系数、岩石密度、剪切波波速、动态剪切模量、附加应力的松弛速率、裂隙长度,当前卸荷时间。
可选地,本申请实施例中,第二属性参数可以包含初始渗透系数,承压水压力和岩体内承压水压力的作用系数等。
可选地,属性参数可以直接采集,也可以间接通过采集的参数获取,本申请对此不做限制。
S102,根据第一属性参数及第二属性参数获取围压状态下岩体的抗拉强度、每个方向的拉应力及渗透变化量。
在卸荷以及渗透压力作用下,岩体的开挖卸荷使其力学特性变得更加复杂与多变,本申请实施例中,以当前开采点为原点,基于当前开采方向及地面的垂线确认目标坐标系的三个坐标轴方向,即横向水平方向,纵向水平方向及垂直方向,其中,横向水平方向、纵向水平方向均为水平方向。
在一些实现中,根据第一属性参数及第二属性参数获取每个坐标轴方向的附加应力,进而获取每个方向的拉应力、围压状态下岩体的抗拉强度,根据围压状态下岩体的抗拉强度、每个方向的拉应力对岩体卸荷与渗流致裂作用进行分析。
在一些实现中,根据第一属性参数及第二属性参数获取岩体渗透率,进而获取渗透变化量,根据渗透变化量对岩体卸荷与渗流致裂作用进行分析。
S103,根据围压状态下岩体的抗拉强度、每个方向的拉应力及渗透变化量获取检测结果。
在一些实现中,基于每个坐标轴方向的拉应力以及岩体的抗拉强度对岩体卸荷与渗流致裂作用进行分析,任意坐标轴方向的拉应力达到围压状态下岩体的抗拉强度,则检测结果为岩体不稳定。在一些实现中,根据先验知识设定第一预设值,并获取围压状态下岩体的抗拉强度的差值,若差值小于第一预设值,则检测结果为岩体不稳定。
在一些实现中,基于第一属性参数及第二属性参数获取渗透变化量,进而对岩体卸荷与渗流致裂作用进行分析,渗透变化量越大,则岩体越不稳定。可选地,可以根据先验知识设定第二预设值,并将渗透变化量与第二预设值进行比较,若渗透变化量大于第二预设值,则检测结果为不稳定。
本申请实施例中,获取岩体应力的第一属性参数及裂隙渗流的第二属性参数;根据第一属性参数及第二属性参数获取围压状态下岩体的抗拉强度、每个方向的拉应力及渗透变化量;根据围压状态下岩体的抗拉强度、每个方向的拉应力及渗透变化量获取检测结果。本申请考虑了岩体缺陷处的应力集中,突出深部开采扰动岩体的卸荷与渗流致裂作用,确定岩体的稳定性,反映了现场岩体的卸荷和渗透压力的耦合特性及岩体内部缺陷结构对其破裂强度影响的定量变化,该方法可实施性强,可满足复杂应力路径下岩体安全性的分析。
图2是本申请一个实施例的岩体稳定性的检测方法的流程图,如图2所示,在上述实施例的基础上,该方法包括以下步骤:
S201,根据第一属性参数中无围压状态下岩体的抗拉强度、无量纲系数、及每个方向的压应力,获取围压状态下岩体的抗拉强度。
在一些实现中,第一属性参数包括无围压状态下岩体的抗拉强度、无量纲系数、及三个坐标轴方向的压应力,可以采用如下公式获取围压状态下岩体的抗拉强度:
其中,σT为围压状态下岩体的抗拉强度,σt为无围压状态下岩体的抗拉强度,k为无量纲系数,σxx为横向水平方向,即水平方向的压应力,σzz为垂直方向的压应力。
可选地,κ作为无量纲系数,表示围压对抗拉强度的影响程度,可以取1。
在一些实现中,第一属性参数包括采动空间超前垂直主应力、水平主应力、卸荷总时间以及当前卸荷时间,进而根据采动空间超前垂直主应力、水平主应力、卸荷总时间以及当前卸荷时间获取三个坐标轴方向的压应力。
可选地,随开挖循环进行,原采动空间超前围岩体应力卸荷,即经历采动应力增高的主应力开始卸荷,令垂直主应力方向为位于垂直坐标轴的轴向应力,水平主应力为位于横向水平方向、纵向水平方向的侧向围压,可以采用如下公式获取三个坐标轴方向的压应力:
其中,σxx、σyy表示水平方向的压应力,σzz表示垂直方向的压应力,σ1为垂直主应力,σ3为水平主应力,T为卸荷总时间,t为当前卸荷时间。需要说明的是,σxx、σyy均表示水平方向的压应力,其中,σxx、σyy可以分别表示横向水平方向、纵向水平方向的压应力。
S202,根据第一属性参数中的卸载裂隙的法向刚度、初始岩体应力、卸荷裂隙的初始开度获取变形系数。
在一些实现中,第一属性参数中还包括卸载裂隙的法向刚度、初始岩体应力、卸荷裂隙的初始开度,可以采用如下公式获取变形系数:
其中,λ为变形系数,e0为卸荷裂隙的初始开度,σn0为初始岩体应力,Kn0为卸载裂隙的法向刚度。
S203,根据变形系数、第一属性参数中的岩体应力、初始岩体应力,第二属性参数中的初始渗透系数,获取裂隙岩体的渗透率。
在一些实现中,第一属性参数中还包括岩体应力、初始岩体应力,第二属性参数中包括初始渗透系数,根据双曲线裂隙变形Bandis公式,可以采用如下公式获取裂隙岩体的渗透率:
其中,ku为裂隙岩体的渗透率,σne为当前卸荷时间下的岩体应力,k0为初始渗透系数。
S204,根据裂隙岩体的渗透率、初始渗透系数、第一属性参数中的各个方向的卸荷量获取围压状态下岩体的渗透变化量。
本申请实施例中,定义ζx、ζy为岩体在水平方向的卸荷量,ζz表示垂直方向的卸荷量,可用如下公式表示:
需要说明的是,ζx、ζy均为岩体在水平方向的卸荷量,其中,ζx可以是岩体在横向坐标轴方向的卸荷量,ζy可以是岩体在纵向坐标轴方向的卸荷量。
则步骤S203的公式中,沿三个坐标轴主应力方向的(σne/σn0)的值表示为1-ζx、1-ζy、1-ζz,则有:
如图3所示,以(ku/k0)为渗透率比值,可以获取渗透率比值随应力卸荷量变化的渗透变化量。
本申请考虑了岩体缺陷处的应力集中,突出深部开采扰动岩体的卸荷与渗流致裂作用,确定岩体的稳定性,反映了现场岩体的卸荷和渗透压力的耦合特性及岩体内部缺陷结构对其破裂强度影响的定量变化,该方法可实施性强,可满足复杂应力路径下岩体安全性的分析。
图4是本申请一个实施例的岩体稳定性的检测方法的流程图,如图4所示,在上述实施例的基础上,该方法包括以下步骤:
S401,根据第一属性参数中的杨氏模量、泊松比和每个方向的压应力,以及第二属性参数中承压水压力和岩体内承压水压力的作用系数,获取每个方向的应变。
在一些实现中,考虑岩体内节理、裂隙等缺陷结构的渗流影响时,渗流场中的裂隙结构体在深部开采扰动导致的压应力和承压水压力形成的近场应力共同作用下,其应变关系可通过有效应力定律得到。
忽略裂隙结构内承压水压力的卸荷作用,可选地,第一属性参数中还包括杨氏模量、泊松比和各个坐标轴方向的压应力,第二属性参数中还包括承压水压力和岩体内承压水压力的作用系数,可以采用如下公式获取各个坐标轴方向的应变:
其中,E为岩石的杨氏模量,ν为岩石的泊松比,p为承压水压力,α为岩体内承压水压力的作用系数,x、y、z分别表示目标坐标系的坐标轴方向,即横向水平方向、纵向水平方向及垂直方向,σii、σjj、σkk分别表示i、j、k方向的压应力,其中,i,j,k可通过克罗内克符号的运算分别获取x,y,z方向的应变,εii表示i方向的应变。需要说明的是,x、y均可表示为水平方向。
S402,根据每个方向的应变、第一属性参数中的应力集中系数、岩石密度、剪切波波速、动态剪切模量、附加应力的松弛速率、裂隙长度,当前卸荷时间获取每个方向的附加应力。
在一些实现中,岩体卸荷时,根据应力松弛的麦克斯韦尔Maxwell模型,可选地,第一属性参数中还包含应力集中系数、岩石密度、剪切波波速、动态剪切模量、附加应力的松弛速率、裂隙长度,可以采用如下公式获取各个坐标轴方向的附加应力:
其中,Δσik为ik方向的附加应力,t为当前卸荷时间,eik为偏应变,eik=εik-(1/3)δikεik,δik为克罗内克尔符号,Kc为应力集中系数,ρ为岩石密度,cs为剪切波波速,ρcs 2为动态剪切模量,ρcs 2=E/2(1+ν),η为附加应力的松弛速率,l为裂隙长度。为偏应变随时间的变化率。
S403,根据每个方向的附加应力、岩体内承压水压力的作用系数、承压水压力获取围压状态下岩体的每个方向的拉应力。
由于承压水压力在岩体节理裂隙内为与其卸荷前初始压应力方向相反的作用力,并且作用于整个裂隙边缘,与应力卸荷和渗流作用产生的拉应力叠加,本申请实施例中,可以采用如下公式获取围压状态下岩体的各个坐标轴方向的拉应力:
ΔσTx=Δσxx+αp,ΔσTy=Δσyy+αp,ΔσTz=Δσzz+αp
其中,ΔσTx、ΔσTy表示岩体节理裂隙处在水平方向的拉应力值,ΔσTz表示岩体节理裂隙处在垂直方向的拉应力值,Δσxx、Δσyy表示水平方向的附加应力,Δσzz表示垂直方向的附加应力。
需要说明的是,Δσxx、Δσyy均表示水平方向的附加应力,其中,Δσxx可以表示横向水平方向的附加应力,Δσyy可以表示纵向水平方向的附加应力。ΔσTx、ΔσTy均表示岩体节理裂隙处在水平方向的拉应力值,其中,Δσxx、Δσyy可以分别表示横向水平方向、纵向水平方向的附加应力。
本申请考虑了岩体缺陷处的应力集中,突出深部开采扰动岩体的卸荷与渗流致裂作用,确定岩体的稳定性,反映了现场岩体的卸荷和渗透压力的耦合特性及岩体内部缺陷结构对其破裂强度影响的定量变化,该方法可实施性强,可满足复杂应力路径下岩体安全性的分析。
可选地,还可以将上述公式内置入终端设备,并将测定的第一属性参数及第二属性参数输入终端设备,从而快速实时显示出不同条件下岩体的渗透率变化量、围压状态下岩体的抗拉强度及各个坐标轴方向的拉应力,获取检测结果。
如图5所示,基于同一申请构思,本申请实施例还提供了一种岩体稳定性的检测装置500,包括:
第一获取模块,用于获取岩体应力的第一属性参数及裂隙渗流的第二属性参数;
第二获取模块,用于根据第一属性参数及第二属性参数获取围压状态下岩体的抗拉强度、每个方向的拉应力及渗透变化量;
第三获取模块,用于根据围压状态下岩体的抗拉强度、每个方向的拉应力及渗透变化量获取检测结果。
在一种可能的实现方式中,每个方向包含以当前开采点为原点,基于当前开采方向及垂线确认的目标坐标系的三个坐标轴方向。
在一种可能的实现方式中,第二获取模块,还用于:
根据第一属性参数中无围压状态下岩体的抗拉强度、无量纲系数、及每个方向的压应力,获取围压状态下岩体的抗拉强度;
根据第一属性参数中的卸载裂隙的法向刚度、初始岩体应力、卸荷裂隙的初始开度获取变形系数;
根据变形系数、第一属性参数中的岩体应力、初始岩体应力,第二属性参数中的初始渗透系数,获取裂隙岩体的渗透率;
根据裂隙岩体的渗透率、初始渗透系数、第一属性参数中的各个方向的卸荷量获取围压状态下岩体的渗透变化量。
在一种可能的实现方式中,第二获取模块,还用于:
获取岩体的垂直主应力、水平主应力、卸荷总时间以及当前卸荷时间;
根据垂直主应力、水平主应力、卸荷总时间以及当前卸荷时间,获取每个方向的压应力和卸荷量。
在一种可能的实现方式中,第二获取模块,还用于:
根据第一属性参数中的杨氏模量、泊松比和每个方向的压应力,以及第二属性参数中承压水压力和岩体内承压水压力的作用系数,获取每个方向的应变;
根据每个方向的应变、第一属性参数中的应力集中系数、岩石密度、剪切波波速、动态剪切模量、附加应力的松弛速率、裂隙长度,当前卸荷时间获取每个方向的附加应力;
根据每个方向的附加应力、岩体内承压水压力的作用系数、承压水压力获取围压状态下岩体的每个方向的拉应力。
在一种可能的实现方式中,第三获取模块,还用于:响应于任一方向的拉应力与围压状态下岩体的抗拉强度的差值小于第一预设值,或渗透变化量大于第二预设值,则检测结果为岩体不稳定。
在一种可能的实现方式中,采用如下公式获取每个方向的压应力:
其中,σxx、σyy表示水平方向的压应力,σzz表示垂直方向的压应力,σ1为垂直主应力,σ3为水平主应力,T为卸荷总时间,t为当前卸荷时间。
在一种可能的实现方式中,采用如下公式获取卸荷量:
其中,ζx、ζy为岩体在水平方向的卸荷量,ζz表示垂直方向的卸荷量。
在一种可能的实现方式中,采用如下公式获取每个方向的拉应力:
ΔσTx=Δσxx+αp,ΔσTy=Δσyy+αp,ΔσTz=Δσzz+αp
其中,p为承压水压力,α为岩体内承压水压力的作用系数,ΔσTx、ΔσTy表示岩体节理裂隙处在水平方向的拉应力值,ΔσTz表示岩体节理裂隙处在垂直方向的拉应力值,Δσxx、Δσyy表示水平方向的附加应力,Δσzz表示垂直方向的附加应力。
本申请考虑了岩体缺陷处的应力集中,突出深部开采扰动岩体的卸荷与渗流致裂作用,确定岩体的稳定性,反映了现场岩体的卸荷和渗透压力的耦合特性及岩体内部缺陷结构对其破裂强度影响的定量变化,该方法可实施性强,可满足复杂应力路径下岩体安全性的分析。
基于同一申请构思,本申请实施例还提供了一种电子设备。
图6为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。如图6所示,该电子设备600,包括存储介质610、处理器620及存储在存储器610上并可在处理器620上运行的计算机程序产品,处理器执行计算机程序时,实现前述的岩体稳定性的检测方法。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
基于同一申请构思,本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,其中,该计算机指令用于使计算机执行上述实施例中的岩体稳定性的检测方法。
基于同一申请构思,本申请实施例还提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序在被处理器执行时上述实施例中的岩体稳定性的检测方法。
应当注意的是,在权利要求中,不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本申请可以借助于包括有若干不同部件的硬件及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中,这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
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。
尽管已描述了本申请的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种岩体稳定性的检测方法,其特征在于,包括:
获取岩体应力的第一属性参数及裂隙渗流的第二属性参数;
根据所述第一属性参数及所述第二属性参数获取围压状态下岩体的抗拉强度、每个方向的拉应力及渗透变化量;
根据所述围压状态下岩体的抗拉强度、所述每个方向的拉应力及所述渗透变化量获取检测结果;
所述每个方向包含以当前开采点为原点,基于当前开采方向及垂线确认的目标坐标系的坐标轴方向;
所述围压状态下岩体的抗拉强度及所述渗透变化量的获取过程,包括:
根据所述第一属性参数中无围压状态下岩体的抗拉强度、无量纲系数、及每个方向的压应力,获取所述围压状态下岩体的抗拉强度,其中,采用如下公式获取围压状态下岩体的抗拉强度:
其中,σT为围压状态下岩体的抗拉强度,σt为无围压状态下岩体的抗拉强度,k为无量纲系数,σxx为横向水平方向,即水平方向的压应力,σzz为垂直方向的压应力;
κ作为无量纲系数,表示围压对抗拉强度的影响程度;
根据第一属性参数中的卸载裂隙的法向刚度、初始岩体应力、卸荷裂隙的初始开度获取变形系数,其中,采用如下公式获取变形系数:
其中,λ为变形系数,e0为卸荷裂隙的初始开度,σn0为初始岩体应力,Kn0为卸载裂隙的法向刚度;
根据所述变形系数、所述第一属性参数中的岩体应力、所述初始岩体应力,所述第二属性参数中的初始渗透系数,获取裂隙岩体的渗透率,其中,采用如下公式获取裂隙岩体的渗透率:
其中,ku为裂隙岩体的渗透率,σne为当前卸荷时间下的岩体应力,k0为初始渗透系数;
根据所述裂隙岩体的渗透率、所述初始渗透系数、所述第一属性参数中的各个方向的卸荷量获取所述围压状态下岩体的渗透变化量。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
获取岩体的垂直主应力、水平主应力、卸荷总时间以及当前卸荷时间;
根据所述垂直主应力、所述水平主应力、所述卸荷总时间以及所述当前卸荷时间,获取所述每个方向的压应力和所述卸荷量。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述围压状态下岩体的每个方向的拉应力的获取过程,包括:
根据所述第一属性参数中的杨氏模量、泊松比和所述每个方向的压应力,以及所述第二属性参数中承压水压力和岩体内承压水压力的作用系数,获取每个方向的应变;
根据所述每个方向的应变、所述第一属性参数中的应力集中系数、岩石密度、剪切波波速、动态剪切模量、所述附加应力的松弛速率、所述裂隙长度,所述当前卸荷时间获取每个方向的附加应力;
根据所述每个方向的附加应力、所述岩体内承压水压力的作用系数、所述承压水压力获取围压状态下岩体的每个方向的拉应力。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述根据所述围压状态下岩体的抗拉强度、所述每个方向的拉应力及所述渗透变化量获取检测结果,包括:
响应于任一方向的拉应力与所述围压状态下岩体的抗拉强度的差值小于第一预设值,或所述渗透变化量大于第二预设值,则检测结果为岩体不稳定。
7.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,采用如下公式获取所述每个方向的拉应力:
ΔσTx=Δσxx+αp,ΔσTy=Δσyy+αp,ΔσTz=Δσzz+αp
其中,p为所述承压水压力,α为所述岩体内承压水压力的作用系数,ΔσTx、ΔσTy表示岩体节理裂隙处在水平方向的拉应力值,ΔσTz表示岩体节理裂隙处在垂直方向的拉应力值,Δσxx、Δσyy表示水平方向的附加应力,Δσzz表示垂直方向的附加应力。
8.一种岩体稳定性的检测装置,其特征在于,包括:
第一获取模块,用于获取岩体应力的第一属性参数及裂隙渗流的第二属性参数;
第二获取模块,用于根据所述第一属性参数及所述第二属性参数获取围压状态下岩体的抗拉强度、每个方向的拉应力及渗透变化量;
第三获取模块,用于根据所述围压状态下岩体的抗拉强度、所述每个方向的拉应力及所述渗透变化量获取检测结果;其中,所述每个方向包含以当前开采点为原点,基于当前开采方向及垂线确认的目标坐标系的坐标轴方向;
所述围压状态下岩体的抗拉强度及所述渗透变化量的获取过程,包括:
根据所述第一属性参数中无围压状态下岩体的抗拉强度、无量纲系数、及每个方向的压应力,获取所述围压状态下岩体的抗拉强度,其中,采用如下公式获取围压状态下岩体的抗拉强度:
其中,σT为围压状态下岩体的抗拉强度,σt为无围压状态下岩体的抗拉强度,k为无量纲系数,σxx为横向水平方向,即水平方向的压应力,σzz为垂直方向的压应力;
κ作为无量纲系数,表示围压对抗拉强度的影响程度;
根据第一属性参数中的卸载裂隙的法向刚度、初始岩体应力、卸荷裂隙的初始开度获取变形系数,其中,采用如下公式获取变形系数:
其中,λ为变形系数,e0为卸荷裂隙的初始开度,σn0为初始岩体应力,Kn0为卸载裂隙的法向刚度;
根据所述变形系数、所述第一属性参数中的岩体应力、所述初始岩体应力,所述第二属性参数中的初始渗透系数,获取裂隙岩体的渗透率,其中,采用如下公式获取裂隙岩体的渗透率:
其中,ku为裂隙岩体的渗透率,σne为当前卸荷时间下的岩体应力,k0为初始渗透系数;
根据所述裂隙岩体的渗透率、所述初始渗透系数、所述第一属性参数中的各个方向的卸荷量获取所述围压状态下岩体的渗透变化量。
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