CN116519477A - 一种岩石失稳判别方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种岩石失稳判别方法、装置及存储介质，涉及岩石力学技术领域。其中，方法包括：对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收施压过程中的声发射特征信息；获取声发射特征信息中的频率参数；对任一频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于回归曲线求取关联维数，以确定频率参数的分形信息；对应力应变曲线与分形信息进行联合绘图，基于联合绘图确定待检测岩石样品的失稳前兆。通过应力应变曲线和声发射特征信息相互结合，为岩石失稳前兆分析提供了新的实验测试技术，使岩石失稳判别结果更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及岩石力学技术领域，尤其涉及一种岩石失稳判别方法、装置及存储介质。
背景技术
在我国建设迅速发展的时期，许多土木工程、水利工程和矿业工程等众多项目涉及到裂隙岩体的问题。复杂的裂隙岩体往往形成于特殊的地质条件下，其力学性质具有极强的非均质性和各向异性。同时许多矿业工程的埋深增大，地应力变得很高且分布复杂，导致工程现场岩石发生各种变形和破坏，冲击地压事故的危害非常严重，而这些破坏的前兆信息我们是很难捕捉到的。
由于对于原始小裂纹发展为破坏性贯穿裂纹的前兆过程和扩展机理尚未完全解释清楚，为了深入了解岩石介质的破坏性质转化规律和破裂失稳的前兆本质特征，必须在实验室内采用不同的监测手段，系统全面地研究整个岩石破裂过程中的前兆性规律。
目前，对于煤岩体的研究主要集中在单一监测手段等方面，受到实验条件限制，对于岩石即将发生破坏的前兆信息联合判别的方案尚不充分。因此，有效地结合岩石内部裂纹的扩展情况来判别其微观破裂的前兆信息极为重要，能够为进一步研究煤矿冲击地压的发生机理提供理论依据，具有重要意义。
发明内容
本发明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，本发明的第一个目的在于提出一种岩石失稳判别方法，以实现岩石失稳前兆的准确分析。
本发明的第二个目的在于提出一种岩石失稳判别装置。
本发明的第三个目的在于提出另一种岩石失稳判别装置。
本发明的第四个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
本发明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，本发明第一方面实施例提出了一种岩石失稳判别方法，包括：
对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收所述施压过程中的声发射特征信息；所述施压过程是对所述待检测岩石样品施加持续变化的压力；
获取所述声发射特征信息中的频率参数，所述频率参数包括峰频和中心频率；对任一所述频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于所述回归曲线求取关联维数，以确定所述频率参数的分形信息；
对所述应力应变曲线与所述分形信息进行联合绘图，基于所述联合绘图确定所述待检测岩石样品的失稳前兆。
在一些可能的实现方式中，所述基于所述联合绘图确定所述待检测岩石样品的失稳前兆，包括：
所述联合绘图包括所述应力应变曲线和分形信息曲线，提取所述分形信息曲线中的最大值和最小值，以所述最大值和最小值对应的应力应变曲线的应力作为所述待检测岩石样品的失稳前兆。
在一些可能的实现方式中，所述对所述应力应变曲线与所述分形信息进行联合绘图，包括：
以时间作为横坐标轴，分别以应力和分形信息作为纵坐标轴，生成复合坐标轴；在所述复合坐标轴中绘制所述应力应变曲线和所述分形信息曲线，完成所述联合绘图。
在一些可能的实现方式中，所述对任一所述频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线，包括：
确定局部范围，对任一所述频率参数在所述局部范围内进行局部加权回归散点曲线计算，将所述局部范围顺序推进，得到拟合的多项式回归曲线。
在一些可能的实现方式中，所述基于所述回归曲线求取关联维数，以确定所述频率参数的分形信息，包括：
通过对所述回归曲线进行相空间重构，获取所述关联维数，以所述关联维数作为对应所述频率参数的分形信息。
在一些可能的实现方式中，该方法还包括：
采集所述待检测岩石样品的CT图像和数字图像，依据所述CT图像和所述数字图像对所述失稳前兆进行验证。
在一些可能的实现方式中，所述CT图像的采集装置、所述数字图像的采集装置以及所述施压过程的压力控制装置同时开启并同时关闭。
为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种岩石失稳判别装置，包括：
信息获取模块，用于对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收所述施压过程中的声发射特征信息；所述施压过程是对所述待检测岩石样品施加持续变化的压力；
信息分析模块，用于获取所述声发射特征信息中的频率参数，所述频率参数包括峰频和中心频率；对任一所述频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于所述回归曲线求取关联维数，以确定所述频率参数的分形信息；
失稳判别模块，用于对所述应力应变曲线与所述分形信息进行联合绘图，基于所述联合绘图确定所述待检测岩石样品的失稳前兆。
为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了另一种岩石失稳判别装置，包括存储器，收发机，处理器：
存储器，用于存储计算机程序；收发机，用于在所述处理器的控制下收发数据；处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序并执行以下操作：
对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收所述施压过程中的声发射特征信息；所述施压过程是对所述待检测岩石样品施加持续变化的压力；
获取所述声发射特征信息中的频率参数，所述频率参数包括峰频和中心频率；对任一所述频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于所述回归曲线求取关联维数，以确定所述频率参数的分形信息；
对所述应力应变曲线与所述分形信息进行联合绘图，基于所述联合绘图确定所述待检测岩石样品的失稳前兆。
为了实现上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器被执行时，使得电子设备能够执行本发明第一方面实施例提出的一种岩石失稳判别方法。
为了实现上述目的，本发明第五方面实施例提出了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品中的指令处理器执行时，执行本发明第一方面实施例提出的一种岩石失稳判别方法。
本发明至少包括如下有益效果：
对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收施压过程中的声发射特征信息；获取声发射特征信息中的频率参数；对任一频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于回归曲线求取关联维数，以确定频率参数的分形信息；对应力应变曲线与分形信息进行联合绘图，基于联合绘图确定待检测岩石样品的失稳前兆。通过应力应变曲线和声发射特征信息相互结合，为岩石失稳前兆分析提供了新的实验测试技术，令岩石失稳判别依据更加充分，岩石失稳判别结果更加准确，在岩石破裂监测、地下矿山微震监测及冲击地压防治减灾等方面均具有潜在的应用价值。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例所提供的一种岩石失稳判别方法的流程示意图；
图2为本发明实施例所提供的另一种岩石失稳判别方法的流程示意图；
图3为本发明实施例所提供的一个实验装置图；
图4为本发明实施例所提供的一个峰频参数示意图；
图5为本发明实施例所提供的一个中心频率参数示意图；
图6为本发明实施例所提供的一个峰频回归曲线图；
图7为本发明实施例所提供的一个中心频率回归曲线图；
图8为本发明实施例所提供的峰频联合绘图示意图；
图9为本发明实施例所提供的中心频率联合绘图示意图；
图10为本发明实施例所提供的另一种岩石失稳判别方法的流程示意图；
图11为本发明实施例所提供的另一个实验装置图；
图12为本发明实施例所提供的不同荷载水平下的CT图像；
图13为本发明实施例所提供的不同荷载水平下的数字图像；
图14为本发明实施例提供的一种岩石失稳判别装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的岩石失稳判别方法和装置。
图1为本发明实施例所提供的一种岩石失稳判别方法的流程示意图。
通常认为，岩石发生变形和破坏的主要原因是内部的原始小裂纹和微缺陷在不同应力下经历一系列累积性变化，最终导致质变和断裂破坏。然而，对于原始小裂纹发展为破坏性贯穿裂纹的前兆过程和扩展机理，我们尚未完全解释清楚。因此，判别岩石破裂的前兆信息极为重要。
岩石内部微破裂累积演化过程中的信息获取和行为判别能够掌握岩石破坏失稳状态，对于岩土工程灾害预警防控具有重要意义；因此，开展微观破裂时空孕育演化规律研究是揭示宏观破坏失稳的有效手段；岩石是一种非均质材料，尤其在临近破坏阶段，这种非均匀性更加明显，同时又是一种脆性材料，即使在静载荷作用下，其破过程也非常迅速，因此动态变形的高速测量判别其失稳前兆对岩石力学实验也非常重要。
针对这一问题，本发明实施例提供了岩石失稳判别方法，以获取岩石失稳前兆信息，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤101，对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收施压过程中的声发射特征信息；施压过程是对待检测岩石样品施加持续变化的压力。
待检测岩石样品可以是安全工程现场取得的岩块，通过在施压过程下记载待检测岩石样品的应力应变曲线和声发射特征信息来反映完整岩石样品在加载过程中的破坏情况。
声发射特征信息是通过声发射信号的波形信息获取的，声发射信号中携带着岩石破裂演化过程中的诸多关键信息，因此被广泛应用于岩石破裂机制的研究及失稳灾害监测预报中。
应力应变曲线是在施压过程中对岩石施加压力的记录，岩石变形破坏作为三维岩石力学问题，需要对岩石内部裂纹扩展演化特征进行研究，从而判断其失稳前兆信息。
步骤102，获取声发射特征信息中的频率参数，频率参数包括峰频和中心频率；对任一频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于回归曲线求取关联维数，以确定频率参数的分形信息。
峰频和中心频率是声发射信号的波形信息的主频值，通过峰频和中心频率能够准确反映待检测岩石样品内部的真实破裂情况。
提取孤立的频率参数无法进行系统性分析，因此可以对提取的频率参数进行曲线拟合，得到回归曲线，进而确定频率参数的分形信息。
岩石破裂过程的声发射特征信息具有一定的共性，频率参数的分形信息反映了岩石内部微裂隙的统计演化规律，并且通过分析主频值对应的分形信息，反映待检测岩石样品内部的破裂情况，得到的分析结果更加准确。
步骤103，对应力应变曲线与分形信息进行联合绘图，基于联合绘图确定待检测岩石样品的失稳前兆。
应力应变曲线反映的压力数据代表了待检测岩石样品的压力承受能力，但是无法直接体现岩石何时破裂等前兆信息，将声发射信号得到的分形信息与应力应变曲线相结合，能够获取岩石失稳的前兆信息。
本实施例中，对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收施压过程中的声发射特征信息；获取声发射特征信息中的频率参数；对任一频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于回归曲线求取关联维数，以确定频率参数的分形信息；对应力应变曲线与分形信息进行联合绘图，基于联合绘图确定待检测岩石样品的失稳前兆。通过应力应变曲线和声发射特征信息相互结合，为岩石失稳前兆分析提供了新的实验测试技术，令岩石失稳判别依据更加充分，岩石失稳判别结果更加准确，在岩石破裂监测、地下矿山微震监测及冲击地压防治减灾等方面均具有潜在的应用价值。
为了清楚说明上一实施例，本实施例提供了另一种岩石失稳判别方法，图2为另一种岩石失稳判别方法的流程示意图。
如图2所示，该方法可以包括以下步骤：
步骤201，对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收施压过程中的声发射特征信息；施压过程是对待检测岩石样品施加持续变化的压力。
待检测岩石样品可以是安全工程现场取得的岩块，作为一个示例，如图3的一个实验装置图所示，在本发明实施例中将岩石制成50mm×50mm×100mm的长方体试样11作为待检测岩石样品。
将制作好的长方块11放在压力机平台12上，开启压力机的轴压作动器，让压力机上压头10紧密贴紧长方块的上表面；将准备好的声发射探头9涂抹凡士林耦合剂，按照设定坐标进行安装，并调试声发射系统；开启压力机控制系统25，使压力机上压头10和压力机下压头12对长方块11持续施加压力并全程记录其应力-应变曲线；开启声发射控制系统，并始终接收声发射特征信息。
其中，压力机控制系统25由螺母7；固定柱体8；压力机上压头10；声发射探头9；压力机下压头12；压力机下压头支撑座13组成。
步骤202，获取声发射特征信息中的频率参数，频率参数包括峰频和中心频率；确定局部范围，对任一频率参数在局部范围内进行局部加权回归散点曲线计算，将局部范围顺序推进，得到拟合的多项式回归曲线。
通过单轴加载获取声发射频率参数中的峰频和中心频率两个参数，作为一种可能的实现方式，峰频参数如图4所示，中心频率参数如图5所示。
通常的回归分析往往是根据全体数据建模，这样可以描述整体趋势，但现实生活中规律不总是一条直线，或者很少是一条直线。
因此，首先确定局部范围，在局部范围内对峰频和中心频率两个参数进行局部加权回归散点曲线计算（LOWESS），LOWESS主要思想是取一定比例的局部数据，在这部分子集中拟合多项式回归曲线，这样我们便可以观察到数据在局部展现出来的规律和趋势。
将局部范围从左往右依次推进，最终一条连续的曲线就被计算出来了。曲线的光滑程度与我们选取数据比例有关：比例越少，说明过于看重局部性质，拟合越不光滑，反之越光滑。
作为一种可能的实现方式，w(i)的数学定义方式可以为：
其中，x是待预测的距离查询点的值，x(i)是第i个训练数据，分母中的符号控制训练点随着距离查询点x衰减的速率。/>越大，衰减的越慢，反之则越快。
作为一种可能的实现方式，峰频得到的回归曲线如图6所示，中心频率得到回归曲线如图7所示。
步骤203，通过对回归曲线进行相空间重构，获取关联维数，以关联维数作为对应频率参数的分形信息。
对于任一声发射参数，对应的时间序列可看做一个等间隔的时间序列X：，该序列集合可以构成1个m维的相空间（m＜n）,取m个数作为m维空间的1个向量，记为/>，以此类推得到多个m维的向量，使用这些向量来支持m维子相空间，即，首先获取前m个数据，并从它们中确定m维空间中的第一个点，可以将其记录为/>：，然后删除/>，并依次取m个数据记录为/>，以形成m维空间中的第二个点，表示为X2，以此类推，形成m维空间中的/>、...、/>，最终可以构建一系列相点：
依次连接相点、/>、…、/>，可得到一条轨迹，让时间序列生成m维相空间中的相点/>、/>、…、/>，给定一个测量尺度r，计算每两个点之间的距离，统计距离小于测量尺度r的点对的数量，并计算该数量占总点对数量的比例，记为C(r)：
其中，是第i个相点，/>是第j个相点，N是相点的总数量，即N=n-m+1，/>是赫维赛德（Heaviside）函数。
其中，，若测量尺度r取值过大，则所有点的距离都不会超过它，C(r)=1，lnC(r)=0，则测量不出相点之间的关联，如果适当缩小测量尺度r，可能在r的一段区间内有：/>，D是一种维数，称为关联维数。
如果存在这种关系，则/>。
声发射的本质是材料中局域破裂源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象。因此通过声发射信号的波形提取主频信息的关联维数，能够反映岩石内部微裂隙的统计演化规律，并以关联维数作为对应频率参数的分形信息。
岩石破裂过程的声发射参数序列的分形信息具有一定的共性，即关联维数D曲线的下降→上升→下降的波动变化规律。关联维数D的降低意味着断裂或破坏的产生。在岩石试样破坏前下降到最低值，这表明岩石失稳破坏是一个降维有序的过程，可将其作为岩体失稳破坏的前兆。
步骤204，对应力应变曲线与分形信息进行联合绘图，基于联合绘图确定待检测岩石样品的失稳前兆。
以时间作为横坐标轴，分别以应力和分形信息作为纵坐标轴，生成复合坐标轴；在复合坐标轴中绘制应力应变曲线和分形信息曲线，完成联合绘图。
联合绘图包括应力应变曲线和分形信息曲线，提取分形信息曲线中的最大值和最小值，以最大值和最小值对应的应力应变曲线的应力作为待检测岩石样品的失稳前兆。
作为一种可能的实现方式，如图8的峰频联合绘图示意图所示，平滑曲线为应力应变曲线，应力随着时间不断增长，在130秒时，应力达到最大并跌落，也即在130秒时待检测岩石样品破裂，折线为峰频的分形信息曲线，在待检测岩石样品破裂之前，分形信息首先下降至最小值，进而再达到最大值，验证了岩石失稳破坏是一个降维有序的过程，可以将峰频的分形信息曲线的最大值和最小值以及对应的应力作为待检测岩石样品的失稳前兆。
作为另一种可能的实现方式，如图9的中心频率联合绘图示意图所示，平滑曲线为应力应变曲线，应力随着时间不断增长，在130秒时，应力达到最大并跌落，也即在130秒时待检测岩石样品破裂，折线为中心频率的分形信息曲线，在待检测岩石样品破裂之前，分形信息同样也首先下降至最小值，进而再达到最大值，验证了岩石失稳破坏是一个降维有序的过程，可以将中心频率的分形信息曲线的最大值和最小值以及对应的应力作为待检测岩石样品的失稳前兆。
本实施例提供了另一种岩石失稳判别方法，图10为另一种岩石失稳判别方法的流程示意图。
如图10所示，该方法可以包括以下步骤：
步骤301，对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收施压过程中的声发射特征信息；施压过程是对待检测岩石样品施加持续变化的压力。
CT扫描成像作为一种无损检测手段，运用其扫描成像原理及三维重构的可视化功能，能够快速、无损地获取岩石内部结构分布特征；数字图像相关（Digital ImageCorrelation，DIC）技术可高速测量岩石渐进破坏过程中的变形场，从而为岩石失稳破坏提供前兆信息。
因此，可以依据CT图像和数字图像对失稳前兆进行验证。
可选地，如图11的另一个实验装置图所示，CT扫描模块，包括X光扫描镜头6；可伸缩镜头61；扫描控制箱5；主机箱体4；滑轮1、2、3；左滑槽32、右滑槽33。
压力机以及试样模块，包括螺母7；固定柱体8；压力机上压头10；立方块试样11；声发射探头9；压力机下压头12；压力机下压头支撑座13。
数字图像测量模块，由左上滑轨槽151；右上滑轨槽152；右下滑轨槽153；左下滑轨槽154；由左上滑轮15；右上滑轮14；右下滑轮23；左下滑轮24（四个滑轮和控制前后移动）；控制数字图像摄像头移动左滑轮20；控制数字图像摄像头右滑轮18（两个滑轮可控制数字图像摄像头上下滑动）；左高速摄像仪17；右高速摄像仪16（可全程监测试样整体相变位移场和应变场）；左滑柱体21；右滑柱体22（起支撑作用）；固定高速摄像仪金属滑杆19。
CT图像的采集装置、数字图像的采集装置以及施压过程的压力控制装置同时开启并同时关闭。
作为一种可能的实现方式，将岩石样品制成50mm×50mm×100mm的长方体试样11作为待检测岩石样品；将长方块11放在压力机平台12上，开启压力机的轴压作动器，让压力机上压头10紧密贴紧长方块的上表面。在声发射探头9上涂抹凡士林耦合剂，按照设定坐标进行安装，并调试声发射系统，让声发射系统处于待命状态。
开启CT装置4，打开其扫描控制箱5，调试其远近扫描系统61，让X光扫描镜头6处在最佳位置，滑动下滑轮1、2、3，让扫描控制箱处在扫描的最佳位置并固定滑轮，让CT系统处于待命状态。
打开DIC系统，换上合适的高速摄像镜头16、17，滑动左上滑轮15；右上滑轮14；右下滑轮23；左下滑轮24到前后合适位置，并固定左右滑轮使其稳定。滑动控制数字图像摄像头移动左滑轮20；控制数字图像摄像头右滑轮18，使其在上下保持最佳位置，并固定滑轮使高速摄像仪金属滑杆19牢牢固定，让DIC系统处于待命状态。
开启压力机控制系统25，持续对长方体试样11施加压力并全程记录其应力-应变曲线；开启声发射控制系统，并始终接收声发射特征信息；开启CT控制系统4，让X光扫描镜头6始终照射到长方体试样11后面；开启CT控制系统, 让高速摄像仪16、17始终照射到长方体试样11前面。
压力机控制系统、声发射控制系统、CT控制系统、DIC系统务必同时开启和同时关闭，以保证采集到的数据和图像能够精准对应。
通过图11所示的装置令CT图像的采集装置、数字图像的采集装置以及施压过程的压力控制装置同时开启并同时关闭，以便后续检测过程汇总依据CT图像和数字图像对失稳前兆进行验证。
步骤302，获取声发射特征信息中的频率参数，频率参数包括峰频和中心频率；确定局部范围，对任一频率参数在局部范围内进行局部加权回归散点曲线计算，将局部范围顺序推进，得到拟合的多项式回归曲线。
步骤303，通过对回归曲线进行相空间重构，获取关联维数，以关联维数作为对应频率参数的分形信息。
步骤304，对应力应变曲线与分形信息进行联合绘图，基于联合绘图确定待检测岩石样品的失稳前兆。
步骤302、步骤303以及步骤304可参见前述实施例中对应步骤的相关说明，本实施例中对此不再赘述。
步骤305，采集待检测岩石样品的CT图像和数字图像，依据CT图像和数字图像对失稳前兆进行验证。
利用图11所示的装置采集待检测岩石样品的CT图像和数字图像，CT图像和数字图像和声发射都是同压力机同时采集的，可作为失稳前兆检测的辅助手段。
对CT图像设置拍摄阈值，可实时观察岩石内部破裂面以及裂隙的发育情况，在达到峰值破坏前，CT可检测出岩石断裂面有大量的裂纹扩展、贯通，如图12所示，不同荷载水平下的CT图像显示了对应的内部破裂情况。
数字图像的基本原理是通过跟踪或匹配物体表面变形前后两幅散斑图像中同一像素点的位置来获得该像素点的位移向量，从而得到待检测岩石样品表面的全场位移。在应力达到峰值前，岩石表面发生了较大的变形，利用数字散斑的位移场变化可反映岩石破坏的前兆信息，如图13所示，不同荷载水平下的数字图像显示了数字散斑的位移场变化。
通过待检测岩石样品的CT图像和数字图像对声发射信息得到的失稳前兆进行验证，进一步保证了岩石失稳判别结果的准确性。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种岩石失稳判别装置。
图14为本发明实施例提供的一种岩石失稳判别装置的结构示意图。
如图14所示，该岩石失稳判别装置400包括：信息获取模块401、信息分析模块402以及失稳判别模块403。
信息获取模块401，用于对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收施压过程中的声发射特征信息；施压过程是对待检测岩石样品施加持续变化的压力；
信息分析模块402，用于获取声发射特征信息中的频率参数，频率参数包括峰频和中心频率；对任一频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于回归曲线求取关联维数，以确定频率参数的分形信息；
失稳判别模块403，用于对应力应变曲线与分形信息进行联合绘图，基于联合绘图确定待检测岩石样品的失稳前兆。
进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，失稳判别模块403还包括：
联合绘图包括应力应变曲线和分形信息曲线，提取分形信息曲线中的最大值和最小值，以最大值和最小值对应的应力应变曲线的应力作为待检测岩石样品的失稳前兆。
以时间作为横坐标轴，分别以应力和分形信息作为纵坐标轴，生成复合坐标轴；在复合坐标轴中绘制应力应变曲线和分形信息曲线，完成联合绘图。
进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，信息分析模块402还包括：
确定局部范围，对任一频率参数在局部范围内进行局部加权回归散点曲线计算，将局部范围顺序推进，得到拟合的多项式回归曲线。
通过对回归曲线进行相空间重构，获取关联维数，以关联维数作为对应频率参数的分形信息。
进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，该装置还可以包括：
采集待检测岩石样品的CT图像和数字图像，依据CT图像和数字图像对失稳前兆进行验证。
CT图像的采集装置、数字图像的采集装置以及施压过程的压力控制装置同时开启并同时关闭。
需要说明的是，前述对岩石失稳判别方法实施例的解释说明也适用于该实施例的岩石失稳判别装置，此处不再赘述。
为了实现上述实施例，本发明还提出另一种岩石失稳判别装置，包括：处理器，以及用于存储所述处理器可执行指令的存储器。
其中，处理器被配置为执行所述指令，以实现一种岩石失稳判别方法：
对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收施压过程中的声发射特征信息；施压过程是对待检测岩石样品施加持续变化的压力；
获取声发射特征信息中的频率参数，频率参数包括峰频和中心频率；对任一频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于回归曲线求取关联维数，以确定频率参数的分形信息；
对应力应变曲线与分形信息进行联合绘图，基于联合绘图确定待检测岩石样品的失稳前兆。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器被执行时，使得电子设备能够执行一种岩石失稳判别方法，所述方法包括：
对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收施压过程中的声发射特征信息；施压过程是对待检测岩石样品施加持续变化的压力；
获取声发射特征信息中的频率参数，频率参数包括峰频和中心频率；对任一频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于回归曲线求取关联维数，以确定频率参数的分形信息；
对应力应变曲线与分形信息进行联合绘图，基于联合绘图确定待检测岩石样品的失稳前兆。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品中的指令处理器执行时，执行一种岩石失稳判别方法，所述方法包括：
对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收施压过程中的声发射特征信息；施压过程是对待检测岩石样品施加持续变化的压力；
获取声发射特征信息中的频率参数，频率参数包括峰频和中心频率；对任一频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于回归曲线求取关联维数，以确定频率参数的分形信息；
对应力应变曲线与分形信息进行联合绘图，基于联合绘图确定待检测岩石样品的失稳前兆。
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发明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。
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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明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)
1.一种岩石失稳判别方法，其特征在于，包括以下步骤：
对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收所述施压过程中的声发射特征信息；所述施压过程是对所述待检测岩石样品施加持续变化的压力；
获取所述声发射特征信息中的频率参数，所述频率参数包括峰频和中心频率；对任一所述频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于所述回归曲线求取关联维数，以确定所述频率参数的分形信息；
对所述应力应变曲线与所述分形信息进行联合绘图，基于所述联合绘图确定所述待检测岩石样品的失稳前兆。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述联合绘图确定所述待检测岩石样品的失稳前兆，包括：
所述联合绘图包括所述应力应变曲线和分形信息曲线，提取所述分形信息曲线中的最大值和最小值，以所述最大值和最小值对应的应力应变曲线的应力作为所述待检测岩石样品的失稳前兆。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述应力应变曲线与所述分形信息进行联合绘图，包括：
以时间作为横坐标轴，分别以应力和分形信息作为纵坐标轴，生成复合坐标轴；在所述复合坐标轴中绘制所述应力应变曲线和所述分形信息曲线，完成所述联合绘图。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对任一所述频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线，包括：
确定局部范围，对任一所述频率参数在所述局部范围内进行局部加权回归散点曲线计算，将所述局部范围顺序推进，得到拟合的多项式回归曲线。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述回归曲线求取关联维数，以确定所述频率参数的分形信息，包括：
通过对所述回归曲线进行相空间重构，获取所述关联维数，以所述关联维数作为对应所述频率参数的分形信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
采集所述待检测岩石样品的CT图像和数字图像，依据所述CT图像和所述数字图像对所述失稳前兆进行验证。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述CT图像的采集装置、所述数字图像的采集装置以及所述施压过程的压力控制装置同时开启并同时关闭。
8.一种岩石失稳判别装置，其特征在于，包括：
信息获取模块，用于对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收所述施压过程中的声发射特征信息；所述施压过程是对所述待检测岩石样品施加持续变化的压力；
信息分析模块，用于获取所述声发射特征信息中的频率参数，所述频率参数包括峰频和中心频率；对任一所述频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于所述回归曲线求取关联维数，以确定所述频率参数的分形信息；
失稳判别模块，用于对所述应力应变曲线与所述分形信息进行联合绘图，基于所述联合绘图确定所述待检测岩石样品的失稳前兆。
9.一种岩石失稳判别装置，其特征在于，包括存储器，收发机，处理器：
存储器，用于存储计算机程序；收发机，用于在所述处理器的控制下收发数据；处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序并执行以下操作：
对采集的待检测岩石样品完成施压过程，并记录对应的应力应变曲线；接收所述施压过程中的声发射特征信息；所述施压过程是对所述待检测岩石样品施加持续变化的压力；
获取所述声发射特征信息中的频率参数，所述频率参数包括峰频和中心频率；对任一所述频率参数进行局部数据提取，以确定回归曲线；基于所述回归曲线求取关联维数，以确定所述频率参数的分形信息；
对所述应力应变曲线与所述分形信息进行联合绘图，基于所述联合绘图确定所述待检测岩石样品的失稳前兆。
10.一种非临时性计算机可读存储介质，其特征在于，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如权利要求1至7任一项所述的方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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