一种智能岩石力学真三轴检测系统及方法技术方案

本发明专利技术属于岩石力学检测技术领域，公开了一种智能岩石力学真三轴检测系统及方法，所述智能岩石力学真三轴检测系统包括：压力检测模块、扫描模块、操作模块、中央控制模块、曲线特征绘制模块、数值仿真模块、密封模块、显示模块；本发明专利技术通过数值仿真模块提高岩石力学试验过程的数值仿真准确性，并以花岗岩试块三轴压缩试验为例，验证了仿真系统的合理性和有效性；同时，通过密封模块将每两个相邻承压垫块接触面处增加了阶梯槽，且在阶梯槽内加装密封橡胶条，由于密封橡胶条的存在，实现了两个相邻承压垫块接触面之间缝隙的充分密封，且密封橡胶条同时被密封胶裹覆，起到了双重密封的作用。

An Intelligent True Triaxial Testing System and Method for Rock Mechanics

The invention belongs to the technical field of rock mechanics testing, and discloses an intelligent true triaxial testing system and method of rock mechanics. The intelligent true triaxial testing system of rock mechanics includes: pressure testing module, scanning module, operation module, central control module, curve feature drawing module, numerical simulation module, sealing module and display module. Block improves the accuracy of numerical simulation of rock mechanics test process, and takes triaxial compression test of granite block as an example to verify the rationality and effectiveness of the simulation system. At the same time, through the sealing module, a step groove is added at the contact surface of each two adjacent bearing gaskets, and a sealing rubber strip is added in the step groove. Because of the existence of the sealing rubber strip, two adjacent bearing pressure strips are realized. The gap between the contact surfaces of the gaskets is fully sealed, and the sealing rubber strip is covered by the sealing glue at the same time, which plays a double sealing role.

【技术实现步骤摘要】
一种智能岩石力学真三轴检测系统及方法
本专利技术属于岩石力学检测
，尤其涉及一种智能岩石力学真三轴检测系统及方法。
技术介绍
岩石是由一种或几种矿物和天然玻璃组成的，具有稳定外形的固态集合体。由一种矿物组成的岩石称作单矿岩，如大理岩由方解石组成，石英岩由石英组成等；有数种矿物组成的岩石称作复矿岩，如花岗岩由石英、长石和云母等矿物组成，辉长岩由基性斜长石和辉石组成等等。没有一定外形的液体如石油、气体如天然气以及松散的沙、泥等，都不是岩石。岩石力学性质(mechanicalpropertiesofrocks)是指岩石在应力作用下表现的弹性、塑性、弹塑性、流变性、脆性、韧性、发热等力学性质。不同性质岩石的应力应变关系、变形条件或破裂条件等都不同。然而，现有对岩石力学试验过程的数值仿真误差大；同时，现有的对岩石密封方法也无法实现相邻两个承压垫块接触面之间的密封，使试验数据的准确性和可靠性大打则扣。综上所述，现有技术存在的问题是：现有对岩石力学试验过程的数值仿真误差大；同时，现有的对岩石密封方法也无法实现相邻两个承压垫块接触面之间的密封，使试验数据的准确性和可靠性大打则扣；图像轮廓模糊，不清晰；压力数据受温度影响，误差大。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种智能岩石力学真三轴检测系统及方法。本专利技术是这样实现的，一种智能岩石力学真三轴检测方法，所述智能岩石力学真三轴检测方法包括：第一步，利用真三轴试验仪检测岩石三个轴向压力数据信息；利用基于高频加强法对图像进行增强的CT扫描器扫描真三轴试验仪检测过程的图像；第二步，利用操作控制台对检测设备进行操作控制；第三步，利用基于抛物线插值算法对数据进行温度补偿的数据软件处理根据检测的数据绘制岩石力学真三轴压力变化数据曲线；第四步，利用仿真程序对岩石力学试验数值进行仿真操作；第五步，真三轴试验的岩石试样进行密封操作；第六步，利用显示器显示检测系统界面及采集的压力、扫描图像数据信息。进一步，所述第一步中高频加强法使用线性运算对图像进行处理，将图像中代表纹理的高频部分进行增强，然后再进行小波逆变换来恢复成原来大小的图像；将图像的信号f(x，y)∈L2(R2)的频带定义于V2(x，y)空间里，尺度函数和小波函数分别是φ和ψ，f(x，y)是输入图像，则有分解：引入权值Ki，n，得到：进一步，所述第三步中抛物线插值算法包括：二阶抛物线插值的公式如下：其中，T0、T1、T2为与T最接近的三个标定温度值，满足关系：P0、P1、P2为温度分别为T0、T1、T2时的标定压强值。本专利技术的另一目的在于提供一种实现所述智能岩石力学真三轴检测方法的智能岩石力学真三轴检测系统，所述智能岩石力学真三轴检测系统包括：压力检测模块，与中央控制模块连接，用于通过真三轴试验仪检测岩石三个轴向压力数据信息；扫描模块，与中央控制模块连接，用于通过CT扫描器扫描真三轴试验仪检测过程的图像；操作模块，与中央控制模块连接，用于通过操作控制台对检测设备进行操作控制；中央控制模块，与压力检测模块、扫描模块、操作模块、曲线特征绘制模块、数值仿真模块、密封模块、显示模块连接，用于通过单片机控制各个模块正常工作；曲线特征绘制模块，与中央控制模块连接，用于通过数据处理根据检测的数据绘制岩石力学真三轴压力变化数据曲线；数值仿真模块，与中央控制模块连接，用于通过仿真程序对岩石力学试验数值进行仿真操作；密封模块，与中央控制模块连接，用于对真三轴试验的岩石试样进行密封操作；显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示检测系统界面及采集的压力、扫描图像数据信息。本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述智能岩石力学真三轴检测方法的岩石力学检测平台。本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术通过数值仿真模块利用Python语言对ABAQUS软件进行二次开发，对前处理过程(包括模型尺寸、加载参数的确定等)以及后处理过程(模拟结果的输出、数据的采集)进行编程，建立岩石力学试验过程的参数化数值模拟仿真系统；将考虑剪切效应的Drucker-Prager破坏准则编入vusdfld子程序中，引入失效单元删除算法研究荷载作用下岩石试块变形破坏过程，提高岩石力学试验过程的数值仿真准确性，并以花岗岩试块三轴压缩试验为例，验证了仿真系统的合理性和有效性；以及本专利技术的岩石力学试验数值仿真系统可根据用户需要与实验室加载平台进行数据匹配，极大提高了建模和分析效率，同时丰富了力学试验内容；同时，通过密封模块将每两个相邻承压垫块接触面处增加了阶梯槽，且在阶梯槽内加装密封橡胶条，由于密封橡胶条的存在，实现了两个相邻承压垫块接触面之间缝隙的充分密封，且密封橡胶条同时被密封胶裹覆，起到了双重密封的作用；采用高频加强法对图像进行加强突出高频分量，加强图像的轮廓，使图像更清晰；采用抛物线插值算法对数据进行温度补偿，减小不同温度导致的压力数据误差。附图说明图1是本专利技术实施例提供的智能岩石力学真三轴检测方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的智能岩石力学真三轴检测系统结构示意图；图2中：1、压力检测模块；2、扫描模块；3、操作模块；4、中央控制模块；5、曲线特征绘制模块；6、数值仿真模块；7、密封模块；8、显示模块。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。下面结合附图对本专利技术的结构作详细的描述。如图1所示，本专利技术提供的智能岩石力学真三轴检测方法包括以下步骤：S101：利用真三轴试验仪检测岩石三个轴向压力数据信息；利用基于高频加强法对图像进行增强的CT扫描器扫描真三轴试验仪检测过程的图像；S102：利用操作控制台对检测设备进行操作控制；S103：利用基于抛物线插值算法对数据进行温度补偿的数据软件处理根据检测的数据绘制岩石力学真三轴压力变化数据曲线；S104：利用仿真程序对岩石力学试验数值进行仿真操作；S105：对真三轴试验的岩石试样进行密封操作；S106：利用显示器显示检测系统界面及采集的压力、扫描图像数据信息。步骤S101中，本专利技术实施例提供的高频加强法包括：高频加强法使用线性运算对图像进行处理，将图像中代表纹理的高频部分进行增强，然后再进行小波逆变换来恢复成原来大小的图像。假设将图像的信号f(x，y)∈L2(R2)的频带定义于V2(x，y)空间里，尺度函数和小波函数分别是φ和ψ，f(x，y)是输入图像，则有分解：如果引入一些权值Ki，n，则可以起到增强高频的效果，得到：步骤S103中，本专利技术实施例提供的抛物线插值算法包括：二阶抛物线插值的公式如下：其中，T0、T1、T2为与T最接近的三个标定温度值，满足关系：P0、P1、P2为温度分别为T0、T1、T2时的标定压强值。如图2所示，本专利技术提供的智能岩石力学真三轴检测系统包括：压力检测模块1、扫描模块2、操作模块3、中央控制模块4、曲线特征绘制模块5、数值仿真模块6、密封模块7、显示模块8。压力检测模块1，与中央控制模块4连接，用于通过真三轴试验仪检测岩石三个轴向压力数据信息；扫描模块2，与中央控制模块4连接，用于通过CT扫描器扫描真三轴试验仪检测过程的图像；操作模块3，与中央控制模块4连接，用于通过操作控制台对检测设备进行操作控制；中央控制模块4，与压力检测模块1、扫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能岩石力学真三轴检测方法，其特征在于，所述智能岩石力学真三轴检测方法包括：第一步，利用真三轴试验仪检测岩石三个轴向压力数据信息；利用基于高频加强法对图像进行增强的CT扫描器扫描真三轴试验仪检测过程的图像；第二步，利用操作控制台对检测设备进行操作控制；第三步，利用基于抛物线插值算法对数据进行温度补偿的数据软件处理根据检测的数据绘制岩石力学真三轴压力变化数据曲线；第四步，利用仿真程序对岩石力学试验数值进行仿真操作；第五步，真三轴试验的岩石试样进行密封操作；第六步，利用显示器显示检测系统界面及采集的压力、扫描图像数据信息。

【技术特征摘要】
1.一种智能岩石力学真三轴检测方法，其特征在于，所述智能岩石力学真三轴检测方法包括：第一步，利用真三轴试验仪检测岩石三个轴向压力数据信息；利用基于高频加强法对图像进行增强的CT扫描器扫描真三轴试验仪检测过程的图像；第二步，利用操作控制台对检测设备进行操作控制；第三步，利用基于抛物线插值算法对数据进行温度补偿的数据软件处理根据检测的数据绘制岩石力学真三轴压力变化数据曲线；第四步，利用仿真程序对岩石力学试验数值进行仿真操作；第五步，真三轴试验的岩石试样进行密封操作；第六步，利用显示器显示检测系统界面及采集的压力、扫描图像数据信息。2.如权利要求1所述的智能岩石力学真三轴检测方法，其特征在于，所述第一步中高频加强法使用线性运算对图像进行处理，将图像中代表纹理的高频部分进行增强，然后再进行小波逆变换来恢复成原来大小的图像；将图像的信号f(x，y)∈L2(R2)的频带定义于V2(x，y)空间里，尺度函数和小波函数分别是φ和ψ，f(x，y)是输入图像，则有分解：引入权值Ki，n，得到：3.如权利要求1所述的智能岩石力学真三轴检测方法，其特征在于，所述第三步中抛物线插值算法包括：二阶抛物线插值的公式如下：其中，T0、T1、T2为与T...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇龙，聂闻，张科，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11