一种纤维增强充填体的破裂预测方法技术

本发明专利技术公开了一种纤维增强充填体的破裂预测方法，包括步骤一、制备充填体试样；二、对充填体试样进行单轴压缩下的声发射试验；三、统计充填体试样的声发射振幅序列，以及声发射上升时间与声发射峰值振幅比值的时间序列；四、计算充填体试样的关联维数和相空间维数，并绘制关联维数和相空间维数的关系曲线图；五、采用分形理论对充填体试样进行破裂预测。本发明专利技术方法步骤简单，实现方便，采用振幅分形维数和声发射上升时间与声发射峰值振幅比值分形维数真实体现纤维增强充填体材料本身破裂的信息，对纤维增强充填体的接近要求不高，数据容易获取，数据的准确性较高，数据处理方便，能够有效应用在纤维增强充填体的破裂预测中，效果显著，便于推广。便于推广。便于推广。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强充填体的破裂预测方法


[0001]本专利技术属于矿山充填开采
，具体涉及一种纤维增强充填体的破裂预测方法。

技术介绍

[0002]随着矿产资源不断地被开发利用，地下矿产资源储量日趋减少，埋藏深度浅、围岩稳固、品位高的矿产资源已被开采殆尽。随着采矿工作向深部开展，受高地应力的影响，围岩稳定性差，充填采矿法成为了保障井下安全开采的首选。因此，充填体的力学特性是工程技术人员非常关心的核心问题，其力学特性受多种因素影响，比如基质材料、灰砂配比、外加增强剂等。外加增强剂是增强充填体稳定性的有利手段之一，其中纤维是一种非常有效的增强剂，纤维不仅能增强充填体的强度，而且还能让充填体在应力峰值后保持一定的抗压能力而不被破坏。
[0003]但是，现有技术中还缺乏行之有效的预测纤维增强充填体破裂过程的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种纤维增强充填体的破裂预测方法，其方法步骤简单，实现方便，采用振幅分形维数和声发射上升时间与声发射峰值振幅比值分形维数真实体现纤维增强充填体材料本身破裂的信息，对纤维增强充填体的接近要求不高，数据容易获取，数据的准确性较高，数据处理方便，能够有效应用在纤维增强充填体的破裂预测中，效果显著，便于推广。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种纤维增强充填体的破裂预测方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一、制备充填体试样，所述充填体试样包括无纤维充填体试样、聚丙烯腈纤维增强充填体试样、玻璃纤维增强充填体试样、聚丙烯腈与玻璃混合纤维增强充填体试样；
[0007]步骤二、对所述充填体试样进行单轴压缩下的声发射试验；
[0008]步骤三、统计所述充填体试样的声发射振幅序列，以及声发射上升时间与声发射峰值振幅比值的时间序列；
[0009]步骤四、计算所述充填体试样的关联维数和相空间维数，并绘制关联维数和相空间维数的关系曲线图；
[0010]步骤五、采用分形理论对所述充填体试样进行破裂预测。
[0011]上述的一种纤维增强充填体的破裂预测方法，步骤一中所述制备充填体试样的具体过程包括：采用70.7mm
×
70.7mm
×
70.7mm的标准三联模制作充填体试样，所述充填体试样中的灰砂比为1:10。
[0012]上述的一种纤维增强充填体的破裂预测方法，所述充填体试样的关联维数采用G
‑
P算法计算，并通过MATLAB绘制关联维数和相空间维数的关系曲线图。
[0013]上述的一种纤维增强充填体的破裂预测方法，步骤五中所述采用分形理论对充填
体试样进行破裂预测的具体过程包括：通过绘制应力与分形维数的曲线图，对充填体试样的分形维数随应力变化的规律进行分析，通过分形维数预测纤维增强充填体破裂过程。
[0014]上述的一种纤维增强充填体的破裂预测方法，所述分形维数包括振幅分形维数和声发射上升时间与声发射峰值振幅比值分形维数。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：本专利技术方法步骤简单，实现方便，采用振幅分形维数和声发射上升时间与声发射峰值振幅比值分形维数真实体现纤维增强充填体材料本身破裂的信息，对纤维增强充填体的接近要求不高，数据容易获取，数据的准确性较高，数据处理方便，能够有效应用在纤维增强充填体的破裂预测中，效果显著，便于推广。
[0016]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的方法流程图；
[0018]图2为本专利技术充填体试样的关联维数和相空间维数的关系曲线图；
[0019]图3为本专利技术无纤维充填体试样的应力
‑
分形维数图；
[0020]图4为本专利技术聚丙烯腈纤维增强充填体试样的应力
‑
分形维数图；
[0021]图5为本专利技术玻璃纤维增强充填体试样的应力
‑
分形维数图；
[0022]图6为本专利技术聚丙烯腈与玻璃混合纤维增强充填体试样的应力
‑
分形维数图。
具体实施方式
[0023]如图1所示，本专利技术的纤维增强充填体的破裂预测方法，包括以下步骤：
[0024]步骤一、制备充填体试样，所述充填体试样包括无纤维充填体试样、聚丙烯腈纤维增强充填体试样、玻璃纤维增强充填体试样、聚丙烯腈与玻璃混合纤维增强充填体试样；
[0025]本实施例中，采用70.7mm
×
70.7mm
×
70.7mm的标准三联模制作充填体试样，所述充填体试样中的灰砂比为1:10。
[0026]步骤二、对所述充填体试样进行单轴压缩下的声发射试验；
[0027]步骤三、统计所述充填体试样的声发射振幅序列，以及声发射上升时间与声发射峰值振幅比值的时间序列；
[0028]具体实施时，声发射上升时间与声发射峰值振幅比值简称RA值。
[0029]步骤四、计算所述充填体试样的关联维数和相空间维数，并绘制关联维数和相空间维数的关系曲线图；
[0030]本实施例中，充填体试样的关联维数采用G
‑
P算法计算，并通过MATLAB绘制关联维数和相空间维数的关系曲线图。
[0031]具体实施时，所述充填体试样的声发射振幅序列，以及声发射上升时间与声发射峰值振幅比值的时间序列均看做一个等间隔的时间序列X：
[0032]X＝{x1,x2,x3,...,x
i
}
[0033]接着，使用这些数据来支持m维子相空间，即，首先获取前m个数据，并确定m维空间中的第一个点，将其记录为X1：
[0034]X1＝{x1,x2,x3,...,x
m
}
[0035]然后删除x1，并依次取m个数据x2,x3,...,x
m+1
，形成m维空间中的第二个点，表示为
X2，这样，构建一系列相点：
[0036][0037]依次连接相点X1,X2,
…
X
i
,...,得到一条轨迹，让时间序列生成m维相空间中的相点X1，X2,...,X
N
，给定一个数r，检查有几对点(X
i
,X
j
)的距离|X
i
‑
X
j
|小于r，并记录距离小于r的点数占总点数N2的比例，记为C(r):
[0038][0039][0040]其中：θ(x)为赫维赛德(Heaviside)函数，若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：
[0041]C(r)
∝
r
D
[0042]如果存在这种关系，则D是一种维数，称为关联维数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强充填体的破裂预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、制备充填体试样，所述充填体试样包括无纤维充填体试样、聚丙烯腈纤维增强充填体试样、玻璃纤维增强充填体试样、聚丙烯腈与玻璃混合纤维增强充填体试样；步骤二、对所述充填体试样进行单轴压缩下的声发射试验；步骤三、统计所述充填体试样的声发射振幅序列，以及声发射上升时间与声发射峰值振幅比值的时间序列；步骤四、计算所述充填体试样的关联维数和相空间维数，并绘制关联维数和相空间维数的关系曲线图；步骤五、采用分形理论对所述充填体试样进行破裂预测。2.按照权利要求1所述的一种纤维增强充填体的破裂预测方法，其特征在于，步骤一中所述制备充填体试样的具体过程包括：采用70.7mm
×
70.7mm
×

【专利技术属性】
技术研发人员：赵康，杨健，严雅静，于祥，宋宇峰，敖文强，伍俊，陈潼，赖彦铭，周昀，何志伟，赵康奇，
申请(专利权)人：生态环境部固体废物与化学品管理技术中心，
类型：发明
国别省市：