CN114329935A - 煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法及装置，包括：基于多组模型构建参数，以压应力‑体积应变基准变化信息为标准，构建单一单元单轴压缩模型，其中，所述压应力‑体积应变基准变化信息是基于采空区冒落岩体压应力‑体积应变基准曲线确定的；基于所述单一单元单轴压缩模型和煤矿巷道围岩三维信息，构建垮落带范围内岩体本构模型，以根据所述垮落带范围内岩体本构模型测试巷道围岩三维应力动态演化信息。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭勘探技术领域，尤其涉及一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法及装置。
背景技术
极软、极破碎围岩巷道，强烈动压巷道，例如沿空掘巷、沿空留巷、复用巷道等等，深井巷道，冲击地压巷道等各类复杂困难巷道不断涌现。复杂地质条件巷道围岩具有稳定性差、变形和破坏强烈等特点，成为制约矿井安全、智能、高效开采的关键问题。采动顶板覆岩结构变化及由此引起的围岩应力重分布决定着巷道的稳定性。复杂困难巷道围岩应力环境复杂，处于巷道掘进及工作面回采扰动综合应力场中。
现有技术中有关采动应力的研究大多以工作面回采期间前后方及侧向形成的支承应力变化为研究对象，而对于掘、采完整过程工作面回采巷道围岩三维应力动态演化规律涉及较少。由于受多次掘、采叠加扰动，围岩应力环境复杂，加之考虑到安全因素及全阶段现场监测的可行性，由于采空区安全管理、供电等因素制约，一般回采工作面后方围岩应力很难通过现场监测获取；另外通过煤柱应力计或空心包体应力计监测围岩应力的方法科学性还有一定争议，以往研究中少有得到巷道服务全周期围岩三维应力动态演化规律的。采动覆岩破断、运移是采动应力形成的本质原因。随工作面推进，采空区不断经历垮落-充填-压实的过程，对采动应力影响较大。但通过现有技术手段很难准确、直接地实现煤矿巷道围岩三维采动应力的测试。
发明内容
本发明提供一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法及装置，用以解决现有技术中很难准确、直接地实现煤矿巷道围岩三维采动应力的测试的缺陷。
本发明提供一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法，包括：
基于多组模型构建参数，以压应力-体积应变基准变化信息为标准，构建单一单元单轴压缩模型，其中，所述压应力-体积应变基准变化信息是基于采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线确定的；
基于所述单一单元单轴压缩模型和煤矿巷道围岩三维信息，构建垮落带范围内岩体本构模型，以根据所述垮落带范围内岩体本构模型测试巷道围岩三维应力动态演化信息。
根据本发明提供的一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法，在所述基于多组模型构建参数，以压应力-体积应变基准变化信息为标准，构建单一单元单轴压缩模型之前，所述方法还包括:
基于岩石力学伺服试验机进行破碎矸石单轴压缩试验，动态获取试验过程中试验数据，其中，所述试验数据包括压应力、轴向应变和径向应变中的至少一项；
基于所述试验数据，得到采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线。
根据本发明提供的一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法，在所述得到采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线之后，所述方法还包括：
基于所述采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线，得到多段线性段，其中，每段所述线性段的长度基于预设的应变间隔确定；
基于每段所述线性段的斜率值、弹性模量和泊松比之间的关系，确定体积模量和剪切模量，以根据所述体积模量和剪切模量得到压应力-体积应变基准变化信息。
根据本发明提供的一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法，所述模型构建参数包括：应变间隔、采空区冒落岩体可以承受的最大应变值、泊松比和初始弹性模量中的至少一项。
根据本发明提供的一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法，所述基于多组模型构建参数，以压应力-体积应变基准变化信息为标准，构建单一单元单轴压缩模型，包括：
建立模型，并获取多组模型构建参数；
对于任一组所述模型构建参数，基于所述模型构建参数，获取模型中每段线性段的段上端应变值和段下端应变值，并确定段上端应力和段下端应力；
基于所述段上端应力和段下端应力，确定模型的当前应变值；
在所述段上端应变值大于所述当前应变值的情况下，将当前线性段的线上端应变值作为下一段线性段的下端应变值，并基于所述下一段线性段的初始下端应变值和所述应变间隔更新所述下一段线性段的上段应变值；
遍历所有模型构建参数，直至模型的当前应变值接近所述最大应变值，得到单一单元单轴压缩模型。
本发明还提供一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置，包括：
构建模块，用于基于多组模型构建参数，以压应力-体积应变基准变化信息为标准，构建单一单元单轴压缩模型，其中，所述压应力-体积应变基准变化信息是基于采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线确定的；
测试模块，用于基于所述单一单元单轴压缩模型和煤矿巷道围岩三维信息，构建垮落带范围内岩体本构模型，以根据所述垮落带范围内岩体本构模型测试巷道围岩三维应力动态演化信息。
根据本发明提供的一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置，所述装置还包括:
获取模块，用于基于岩石力学伺服试验机进行破碎矸石单轴压缩试验，动态获取试验过程中试验数据，其中，所述试验数据包括压应力、轴向应变和径向应变中的至少一项；
实验模块，用于基于所述试验数据，得到采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线。
根据本发明提供的一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置，所述装置还包括：
分析模块，用于基于所述采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线，得到多段线性段，其中，每段所述线性段的长度基于预设的应变间隔确定；
确定模块，用于基于每段所述线性段的斜率值、弹性模量和泊松比之间的关系，确定体积模量和剪切模量，以根据所述体积模量和剪切模量得到压应力-体积应变基准变化信息。
本发明还提供一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置，所述模型构建参数包括：应变间隔、采空区冒落岩体可以承受的最大应变值、泊松比和初始弹性模量中的至少一项。
本发明还提供一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置，所述构建模块,具体用于:
建立模型，并获取多组模型构建参数；
对于任一组所述模型构建参数，基于所述模型构建参数，获取模型中每段线性段的段上端应变值和段下端应变值，并确定段上端应力和段下端应力；
基于所述段上端应力和段下端应力，确定模型的当前应变值；
在所述段上端应变值大于所述当前应变值的情况下，将当前线性段的线上端应变值作为下一段线性段的下端应变值，并基于所述下一段线性段的初始下端应变值和所述应变间隔更新所述下一段线性段的上段应变值；
遍历所有模型构建参数，直至模型的当前应变值接近所述最大应变值，得到单一单元单轴压缩模型。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法的步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法的步骤。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法的步骤。
本发明提供的一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法及装置，通过以采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线为基准，构建单一单元单轴压缩模型，然后基于煤矿巷道围岩三维信息构建垮落带范围内岩体本构模型，从而有效掌握煤矿巷道围岩全生命周期三维采动应力，对于分析复杂困难巷道围岩稳定性，探究控制技术，实现矿井安全、智能、高效开采具有重要的理论指导意义与工程应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法流程示意图；
图2为本申请实施例提供的破碎矸石单轴压缩试验示意图；
图3为本申请实施例提供的破碎矸石压应力-体积应变曲线示意图；
图4为本申请实施例中所描述的采空区冒落岩体典型应力-应变特征及其分段线性近似原理示意图；
图5为本申请实施例中所描述的改进弹性应变硬化本构模型的算法流程图；
图6为本申请实施例提供的煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置示意图；
图7示例了一种电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本申请实施例提供的煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法流程示意图，如图1所示，包括：
步骤110，基于多组模型构建参数，以压应力-体积应变基准变化信息为标准，构建单一单元单轴压缩模型，其中，所述压应力-体积应变基准变化信息是基于采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线确定的；
具体地，本申请实施例中所描述的多组构建参数，是预先设定的用于构建单一单元单轴压缩模型的构建参数，每组构建参数中可以包括应变间隔δε、采空区冒落岩体可以承受的最大应变εm、泊松比ν和初始弹性模量E0。
本申请实施例中所描述的采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线是能够有效反应煤炭巷道施工作业现场的破碎矸石的体积随着压应力的变化的数值关系。
在本申请实施例中，通过多组构建参数来构建单一单元单轴压缩模型，进而模拟各自所得压应力-体积应变曲线的不断尝试，从而得到压应力-体积应变曲线最接近的压应力-体积应变基准曲线的模型，从而最终完成单一单元轴压缩模型的构建。
步骤120，基于所述单一单元单轴压缩模型和煤矿巷道围岩三维信息，构建垮落带范围内岩体本构模型，以根据所述垮落带范围内岩体本构模型测试巷道围岩三维应力动态演化信息。
具体地，本申请实施例中所描述的煤矿巷道围岩三维信息具体是可以描述当前作业的煤矿巷道围岩结构的具体信息，具体可以通过多个单一单元单轴压缩模型来构建垮落带范围内岩体本构模型。
本申请实施例中所描述的垮落带范围内岩体本构模型能够很好的模拟长壁工作面开采全过程，监测回采工作面支承压力分布规律及巷道围岩三维应力动态演化规律。
在本申请实施例中，通过以采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线为基准，构建单一单元单轴压缩模型，然后基于煤矿巷道围岩三维信息构建垮落带范围内岩体本构模型，从而有效掌握煤矿巷道围岩全生命周期三维采动应力，对于分析复杂困难巷道围岩稳定性，探究控制技术，实现矿井安全、智能、高效开采具有重要的理论指导意义与工程应用价值。
可选地，在所述基于多组模型构建参数，以压应力-体积应变基准变化信息为标准，构建单一单元单轴压缩模型之前，所述方法还包括:
基于岩石力学伺服试验机进行破碎矸石单轴压缩试验，动态获取试验过程中试验数据，其中，所述试验数据包括压应力、轴向应变和径向应变中的至少一项；
基于所述试验数据，得到采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线。
具体地，本申请实施例中所描述的岩石力学伺服试验机具体可以是指包括盛装钢桶和压缩活塞的实验设备。
本申请实施例中通过采集采空区垮落带高度范围内煤层顶板岩体样品，图2为本申请实施例提供的破碎矸石单轴压缩试验示意图，如图2所示，利用岩石力学伺服试验机，按照矸石破碎-筛选-装入钢桶-压缩-清理-再次盛装-试验的步骤开展破碎矸石单轴压缩试验。试验过程中动态监测压应力、轴向应变及径向应变等数据，最终绘制破碎矸石压应力-体积应变曲线，图3为本申请实施例提供的破碎矸石压应力-体积应变曲线示意图。
在本申请实施例中，通过在实验室条件下，通过对施工地的空区垮落带高度范围内煤层顶板岩体样品开展破碎矸石单轴压缩试验，能够有效获取到能够代表施工地岩体特征的破碎矸石压应力-体积应变曲线。
可选地，在所述得到采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线之后，所述方法还包括：
基于所述采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线，得到多段线性段，其中，每段所述线性段的长度基于预设的应变间隔确定；
基于每段所述线性段的斜率值、弹性模量和泊松比之间的关系，确定体积模量和剪切模量，以根据所述体积模量和剪切模量得到压应力-体积应变基准变化信息。
具体地，本申请实施例中，图4为本申请实施例中所描述的采空区冒落岩体典型应力-应变特征及其分段线性近似原理示意图，如图4所示，采空区冒落岩体逐渐压实的过程中，其弹性刚度随着体积应变的增加而增加。采取在一定量值的应变间隔内更新其模量的方法，即可通过改进的弹性模型来模拟采空区冒落岩体硬化的应力-应变特征，双曲应力-应变曲线可以近似为一组线性段。每个段的大小由预定义的应变间隔δε确定，而段的斜率是根据段两端的应力和应变值来计算的。然后利用斜率值Ec和弹性模量及泊松比之间的关系来确定体积模量Kc和剪切模量Gc。这些模值根据模型中的当前应变值εc在一定的应变间隔δε内进行更新，最终根据所述体积模量和剪切模量得到压应力-体积应变基准变化信息。
在本申请实施例中，由于采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线无法被计算机程序直接分析处理，而由于区间经过多次分段后，每段曲线都可以近似为一个线段，因此可以便于被计算机程序处理，有效将该曲线应用于建模。
可选地，所述基于多组模型构建参数，以压应力-体积应变基准变化信息为标准，构建单一单元单轴压缩模型，包括：
建立模型，并获取多组模型构建参数；
对于任一组所述模型构建参数，基于所述模型构建参数，获取模型中每段线性段的段上端应变值和段下端应变值，并确定段上端应力和段下端应力；
基于所述段上端应力和段下端应力，确定模型的当前应变值；
在所述段上端应变值大于所述当前应变值的情况下，将当前线性段的线上端应变值作为下一段线性段的下端应变值，并基于所述下一段线性段的初始下端应变值和所述应变间隔更新所述下一段线性段的上段应变值；
遍历所有模型构建参数，直至模型的当前应变值接近所述最大应变值，得到单一单元单轴压缩模型。
具体地，图5为本申请实施例中所描述的改进弹性应变硬化本构模型的算法流程图，如图5所示，首先在建立模型并赋予弹性本构模型及参数，施加边界及初始条件，需要四个输入参数：应变间隔δε、采空区冒落岩体可以承受的最大应变εm、泊松比ν和初始弹性模量E0。段的大小由输入应变间隔δε决定，段上端对应的应变εu由下端应变εl与应变间隔δε相加所得，初始下端应变εl为零。段上端对应的应力σu和段下端对应的应力σl通过替换Salamon模型公式中各自的应变值来计算。
当前段的弹性刚度Ec是利用之前计算的应力和应变值来计算的，并在数值模型中通过转换为体积和剪切模量进行更新。然后，对模型进行有限的时间步长运行，并检查当前的应变值εc是否小于εu。当模型中的εc超过当前段的εu时，当前段的εu成为下一个段的εl，下一个段的εu通过在段的εl中加上δε。重复相同的过程来计算和更新模型中的模值，直到εc接近最大应变值εm，从而确保最后一段的εu不超过εm。
在FLAC3D软件中建立初始的单一单元数值模型，并将改进弹性应变硬化本构模型算法作为其本构模型，开展单轴压缩数值模拟研究，获取压应力-体积应变曲线；通过分析比较破碎矸石压缩试验及单一单元单轴压缩数值模拟各自所得压应力-体积应变曲线来检核模型，最终建立单一单元单轴压缩模型。
在本申请实施例中，通过构建单一单元单轴压缩模型，掌握煤矿巷道围岩全生命周期三维采动应力，对于分析复杂困难巷道围岩稳定性，探究控制技术，实现矿井安全、智能、高效开采具有重要的理论指导意义与工程应用价值。
下面对本发明提供的煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置进行描述，下文描述的煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置与上文描述的煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法可相互对应参照。
图6为本申请实施例提供的煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置示意图，如图6所示，包括：
构建模块610用于基于多组模型构建参数，以压应力-体积应变基准变化信息为标准，构建单一单元单轴压缩模型，其中，所述压应力-体积应变基准变化信息是基于采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线确定的；
测试模块620用于基于所述单一单元单轴压缩模型和煤矿巷道围岩三维信息，构建垮落带范围内岩体本构模型，以根据所述垮落带范围内岩体本构模型测试巷道围岩三维应力动态演化信息。
根据本发明提供的一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置，所述装置还包括:
获取模块，用于基于岩石力学伺服试验机进行破碎矸石单轴压缩试验，动态获取试验过程中试验数据，其中，所述试验数据包括压应力、轴向应变和径向应变中的至少一项；
实验模块，用于基于所述试验数据，得到采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线。
根据本发明提供的一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置，所述装置还包括：
分析模块，用于基于所述采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线，得到多段线性段，其中，每段所述线性段的长度基于预设的应变间隔确定；
确定模块，用于基于每段所述线性段的斜率值、弹性模量和泊松比之间的关系，确定体积模量和剪切模量，以根据所述体积模量和剪切模量得到压应力-体积应变基准变化信息。
本发明还提供一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置，所述模型构建参数包括：应变间隔、采空区冒落岩体可以承受的最大应变值、泊松比和初始弹性模量中的至少一项。
本发明还提供一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置，所述构建模块,具体用于:
建立模型，并获取多组模型构建参数；
对于任一组所述模型构建参数，基于所述模型构建参数，获取模型中每段线性段的段上端应变值和段下端应变值，并确定段上端应力和段下端应力；
基于所述段上端应力和段下端应力，确定模型的当前应变值；
在所述段上端应变值大于所述当前应变值的情况下，将当前线性段的线上端应变值作为下一段线性段的下端应变值，并基于所述下一段线性段的初始下端应变值和所述应变间隔更新所述下一段线性段的上段应变值；
遍历所有模型构建参数，直至模型的当前应变值接近所述最大应变值，得到单一单元单轴压缩模型。
本发明提供的一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置，通过以采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线为基准，构建单一单元单轴压缩模型，然后基于煤矿巷道围岩三维信息构建垮落带范围内岩体本构模型，从而有效掌握煤矿巷道围岩全生命周期三维采动应力，对于分析复杂困难巷道围岩稳定性，探究控制技术，实现矿井安全、智能、高效开采具有重要的理论指导意义与工程应用价值。
图7示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)710、通信接口(Communications Interface)720、存储器(memory)730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，以执行煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法，该方法包括：基于多组模型构建参数，以压应力-体积应变基准变化信息为标准，构建单一单元单轴压缩模型，其中，所述压应力-体积应变基准变化信息是基于采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线确定的；基于所述单一单元单轴压缩模型和煤矿巷道围岩三维信息，构建垮落带范围内岩体本构模型，以根据所述垮落带范围内岩体本构模型测试巷道围岩三维应力动态演化信息。
此外，上述的存储器730中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法，该方法包括：基于多组模型构建参数，以压应力-体积应变基准变化信息为标准，构建单一单元单轴压缩模型，其中，所述压应力-体积应变基准变化信息是基于采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线确定的；基于所述单一单元单轴压缩模型和煤矿巷道围岩三维信息，构建垮落带范围内岩体本构模型，以根据所述垮落带范围内岩体本构模型测试巷道围岩三维应力动态演化信息。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法，该方法包括：基于多组模型构建参数，以压应力-体积应变基准变化信息为标准，构建单一单元单轴压缩模型，其中，所述压应力-体积应变基准变化信息是基于采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线确定的；基于所述单一单元单轴压缩模型和煤矿巷道围岩三维信息，构建垮落带范围内岩体本构模型，以根据所述垮落带范围内岩体本构模型测试巷道围岩三维应力动态演化信息。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法，其特征在于，包括：
基于多组模型构建参数，以压应力-体积应变基准变化信息为标准，构建单一单元单轴压缩模型，其中，所述压应力-体积应变基准变化信息是基于采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线确定的；
基于所述单一单元单轴压缩模型和煤矿巷道围岩三维信息，构建垮落带范围内岩体本构模型，以根据所述垮落带范围内岩体本构模型测试巷道围岩三维应力动态演化信息。
2.根据权利要求1所述的煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法，其特征在于，在所述基于多组模型构建参数，以压应力-体积应变基准变化信息为标准，构建单一单元单轴压缩模型之前，所述方法还包括:
基于岩石力学伺服试验机进行破碎矸石单轴压缩试验，动态获取试验过程中试验数据，其中，所述试验数据包括压应力、轴向应变和径向应变中的至少一项；
基于所述试验数据，得到采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线。
3.根据权利要求2所述的煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法，其特征在于，在所述得到采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线之后，所述方法还包括：
基于所述采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线，得到多段线性段，其中，每段所述线性段的长度基于预设的应变间隔确定；
基于每段所述线性段的斜率值、弹性模量和泊松比之间的关系，确定体积模量和剪切模量，以根据所述体积模量和剪切模量得到压应力-体积应变基准变化信息。
4.根据权利要求1所述的煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法，其特征在于，所述模型构建参数包括：应变间隔、采空区冒落岩体可以承受的最大应变值、泊松比和初始弹性模量中的至少一项。
5.根据权利要求4所述的煤矿巷道围岩三维采动应力的测试方法，其特征在于，所述基于多组模型构建参数，以压应力-体积应变基准变化信息为标准，构建单一单元单轴压缩模型，包括：
建立模型，并获取多组模型构建参数；
对于任一组所述模型构建参数，基于所述模型构建参数，获取模型中每段线性段的段上端应变值和段下端应变值，并确定段上端应力和段下端应力；
基于所述段上端应力和段下端应力，确定模型的当前应变值；
在所述段上端应变值大于所述当前应变值的情况下，将当前线性段的线上端应变值作为下一段线性段的下端应变值，并基于所述下一段线性段的初始下端应变值和所述应变间隔更新所述下一段线性段的上段应变值；
遍历所有模型构建参数，直至模型的当前应变值接近所述最大应变值，得到单一单元单轴压缩模型。
6.一种煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置，其特征在于，包括：
构建模块，用于基于多组模型构建参数，以压应力-体积应变基准变化信息为标准，构建单一单元单轴压缩模型，其中，所述压应力-体积应变基准变化信息是基于采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线确定的；
测试模块，用于基于所述单一单元单轴压缩模型和煤矿巷道围岩三维信息，构建垮落带范围内岩体本构模型，以根据所述垮落带范围内岩体本构模型测试巷道围岩三维应力动态演化信息。
7.根据权利要求1所述的煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置，其特征在于，所述装置还包括:
获取模块，用于基于岩石力学伺服试验机进行破碎矸石单轴压缩试验，动态获取试验过程中试验数据，其中，所述试验数据包括压应力、轴向应变和径向应变中的至少一项；
实验模块，用于基于所述试验数据，得到采空区冒落岩体压应力-体积应变基准曲线。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置方法的步骤。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述煤矿巷道围岩三维采动应力的测试装置方法的步骤。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115688514A (zh) * | 2022-10-18 | 2023-02-03 | 中煤科工开采研究院有限公司 | 一种综采工作面围岩的数字孪生体构建方法、系统及设备 |
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2021
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| CN115688514B (zh) * | 2022-10-18 | 2023-09-29 | 中煤科工开采研究院有限公司 | 一种综采工作面围岩的数字孪生体构建方法、系统及设备 |
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