一种岩体节理刚度的获取方法技术

本发明专利技术公开了一种岩体节理刚度的获取方法，根据应力波在线性变形节理岩体中的位移不连续方法，推导出透射系数T的函数表达式：在频域角度建立入射谐波和透射谐波的关于节理刚度的函数关系式；将时域下入射波和透射波进行离散傅里叶变换得到一系列入射谐波和一系列透射谐波；根据透射系数T的函数表达式，结合一系列入射谐波以及透射谐波的数据，拟合出使入射谐波和透射谐波数据满足透射系数函数表达式的节理刚度k

【技术实现步骤摘要】
一种岩体节理刚度的获取方法


[0001]本专利技术属于岩体测量
，具体是反演岩石杆中单条线性宏观节理刚度 大小的方法。

技术介绍

[0002]岩体由完整岩石和节理裂隙、断层等不连续面组成，应力波入射到岩体中， 在节理处会发生发射和透射现象，得到的入射波和透射波信号会携带出与节理相 关的力学参数如:节理刚度，进而可以了解到岩体内部结构特征及应力的变化规 律。随着我国地下工程、采矿工程的建设，在开采和挖掘过程中，岩石中的节理 构造对岩体的整体强度和稳定性有重要影响，对工程结构物的设计和建造同样至 关重要。因此，为得到岩体内部节理参数，设计一种由入射波和透射波反演岩体 内部节理刚度的方法是很有必要的。
[0003]目前获取岩体内部节理刚度的方法主要有钻探取芯法，通过破坏外部岩体， 取出内部含节理的岩芯。对岩芯进行测量计算，即可得到所需节理刚度。但传统 钻探法对岩石破坏程度较大，会使内部暴露在空气中，造成二次污染，且受岩石 坚硬程度和人为因素影响较大。
[0004]随着波动法测试技术的逐渐成熟，以波(机械波或电磁波)作为信息载体，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩体节理刚度的获取方法，其特征在于：根据应力波在线性变形节理岩体中的位移不连续方法，推导出透射系数T的函数表达式：在频域角度建立入射谐波γ
(1)
(f)和透射谐波γ
(2)
(f)的关于节理刚度k
n
的函数关系式；将时域下入射波ξ1(t)和透射波ξ2(t)进行离散傅里叶变换可得到：一系列入射谐波γ
(1)
(f)和一系列透射谐波γ
(2)
(f)；根据透射系数T的函数表达式，结合一系列入射谐波以及透射谐波的数据，拟合出使入射谐波和透射谐波数据满足透射系数函数表达式的节理刚度k
n
。2.根据权利要求1所述的一种岩体节理刚度的获取方法，其特征在于：测量部分包括：对花岗岩杆密度ρ，弹性模量E、时域下入射波ξ1(t)和透射波ξ2(t)的测定，并对该入射波ξ1(t)和透射波ξ2(t)进行离散傅里叶变换，得到频域下相对应的一系列入射谐波γ
(1)
(f)的数值：包括实数和虚数两个部分；一系列反射谐波γ
(2)
(f)的数值：包括实数和虚数两个部分；利用以上测定和计算结果根据应力波在线性变形节理岩体中的位移不连续方法所推导的透射系数T的函数表达式，运用1stopt软件拟合出该入射波所经过的节理刚度k
n
。3.根据权利要求1所述的一种岩体节理刚度的获取方法，其特征在于：该方法的技术实施步骤如下：第一步：由时域入射波通过离散傅里叶变换求频域下的入射谐波选取两根一维均匀花岗岩岩杆试样，在两根岩杆中部由石膏振捣密实形成5cm厚的石膏节理模型，在节理左侧l/4处和右侧l/4处黏贴应变片，敲击岩杆左端后，动态荷载以应力波的形式在岩体中传播，通过左端l/4处的应变片测得入射波脉冲ξ1(t)，为试验测得的一组入射波的应变
‑
时间曲线，t为入射波的变化时间；将入射波ξ1(t)通过离散傅里叶变换得到一系列频率下的入射谐波γ
(1)
(f)其中f为时域入射波经傅里叶变换后频域内的谐波频率，频率间隔和频率范围根据实际入射波情况而定，入射谐波γ
(1)
(f)经计算为复数：由实数和虚数两部分组成；第二步：由时域透射波通过离散傅里叶变换求频域下的透射谐波；当摆锤冲击至花岗岩岩杆左端，随之产生的应力波向右传播，当经过第一个应变片时被记录下来，记为入射波ξ1(t)，该入射波经过中间的石膏节理时，发生透射，产生的透射波继续向右传播，经过第二个应变片时，被记录下来记为透射波ξ2(t)，为试验测得的一组透射波的应变
‑
时间曲线；t为透射波的变化时间；将所测得透射波脉冲ξ2(t)进行离散傅里叶变换，得到一...

【专利技术属性】
技术研发人员：范立峰，卫秀文，江枫，王梦，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：