一种煤岩体应力场可视化反演方法、系统、介质和设备技术方案

本发明专利技术公开了一种煤岩体应力场可视化反演方法、系统、介质和设备，涉及采矿工程、岩土工程中工程材料的应力计算领域。该方法包括：采集目标待测物不同部位在破裂过程中的声发射电信号能量值；根据每个部位的所述声发射电信号能量，结合预设比例系数，计算出每一个部位对应的等效应力；根据所述目标待测物内全部部位的等效应力，结合插值算法处理，获得所述目标待测物的应力场分布结果；对所述应力场分布结果进行可视化显示，通过声发射信号的采集及处理手段获取被测试件的应力场大小及分布规律、应力场的计算，实现全应力场测量，不仅能得到主应力之差，还能得到单独的应力。还能得到单独的应力。还能得到单独的应力。

【技术实现步骤摘要】
一种煤岩体应力场可视化反演方法、系统、介质和设备


[0001]本专利技术涉及采矿工程、岩土工程中工程材料的应力计算领域，尤其涉及一种煤岩体应力场可视化反演方法、系统、介质和设备。

技术介绍

[0002]岩石是煤炭资源开发与工程建设的主要对象，煤炭的开采与工程建设打破了煤岩体初始应力场的平衡状态，引起了煤岩应力场的重分布，进而诱发冲击地压、瓦斯突出、矿震、等重大灾害。因此应力场的反演计算及可视化对采矿工程的安全评价及灾害的超前预警具有重要的价值。当材料中局部区域产生应力集中，将会快速释放能量并产生瞬态弹性波。这一现象称为声发射现象。本专利技术主要通过声发射信号的采集及处理手段获取被测试件的应力场大小及分布规律、应力场的计算在国内目前主要有以下几种方法：
[0003]通过在被测试件上安装应力片来获取应力场，这种方法的缺陷是只能计算试件表面的应力，对于试件内部的应力数值无法计算。此外，这种方法只能监测部分监测点，无法实现全应力场测量。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种煤岩体应力场可视化反演方法、系统、介质和设备。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006]一种煤岩体应力场可视化反演方法，包括：
[0007]采集目标待测物不同部位在破裂过程中的声发射电信号能量值；
[0008]根据每个部位的所述声发射电信号能量，结合预设比例系数，计算出每一个部位对应的等效应力值；
[0009]根据所述目标待测物全部部位的等效应力值，结合插值算法处理，获得所述目标待测物的应力场分布结果；
[0010]对所述应力场分布结果进行可视化显示。
[0011]本专利技术的有益效果是：本方案根据每个部位的所述声发射电信号能量，结合预设比例系数，计算出每一个部位对应的等效应力值，根据所述目标待测物全部部位的等效应力值，结合插值算法处理，获得所述目标待测物的应力场分布结果，通过声发射信号的采集及处理手段获取被测试件的应力场大小及分布规律、应力场的计算，实现全应力场测量，不仅能得到等效应力值，还能得到单独的应力。
[0012]不仅能计算被测试件表面的应力场还能计算内部应力分布。
[0013]进一步地，通过声发射设备采集测试件的声发射电信号能量；其中，测试件与目标待测物为同类型测试件；
[0014]计算所述测试件的弹性应力能能量；
[0015]根据所述声发射信号能量和弹性应力能能量计算出预设比例系数。
[0016]采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过预设比例系数实现声发射能量与力学能量的转化。
[0017]进一步地，还包括：
[0018]通过声发射电信号中的到达时间参数和信号过门槛时间参数，计算声发射源的位置，则获得发出声发射电信号能量值的部位。
[0019]进一步地，所述插值算法包括：平面插值方法和拉格朗日插值法。
[0020]本专利技术解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
[0021]一种煤岩体应力场可视化反演系统，包括：电能量采集模块、应力计算模块、应力分布获得模块和可视化显示模块；
[0022]所述电能量采集模块用于采集目标待测物不同部位在破裂过程中的声发射电信号能量值；
[0023]所述应力计算模块用于根据每个部位的所述声发射电信号能量，结合预设比例系数，计算出每一个部位对应的等效应力值；
[0024]所述应力分布获得模块用于根据所述目标待测物全部部位的等效应力值，结合插值算法处理，获得所述目标待测物的应力场分布结果；
[0025]所述可视化显示模块用于对所述应力场分布结果进行可视化显示。
[0026]本专利技术的有益效果是：本方案根据每个部位的所述声发射电信号能量，结合预设比例系数，计算出每一个部位对应的等效应力值，根据所述目标待测物全部部位的弹性应力能能量，结合插值算法处理，获得所述目标待测物的应力场分布结果，通过声发射信号的采集及处理手段获取被测试件的应力场大小及分布规律、应力场的计算，实现全应力场测量，不仅能得到等效应力值，还能得到单独的应力。
[0027]不仅能计算被测试件表面的应力场还能计算内部应力分布。
[0028]进一步地，还包括：转换比例计算模块，用于通过声发射设备采集测试件的声发射电信号能量；其中，测试件与目标待测物为同类型测试件；
[0029]计算所述测试件的弹性应力能能量；
[0030]根据所述声发射信号能量和弹性应力能能量计算出预设比例系数。
[0031]采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过预设比例系数实现声发射能量与力学能量的转化。
[0032]进一步地，还包括：定位模块，用于通过声发射电信号中的到达时间参数和信号过门槛时间参数，计算声发射源的位置，则获得发出声发射电信号能量值的部位。
[0033]进一步地，所述插值算法包括：平面插值方法和拉格朗日插值法。
[0034]本专利技术解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
[0035]一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如上述任一方案所述的一种煤岩体应力场可视化反演方法。
[0036]本专利技术解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
[0037]一种电子设备，包括处理器和上述方案所述的存储介质，所述处理器执行所述存储介质中的指令。
[0038]本专利技术附加的方面的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，或通过本专利技术实践了解到。
附图说明
[0039]图1为本专利技术的实施例提供的一种煤岩体应力场可视化反演方法的流程示意图；
[0040]图2为本专利技术的实施例提供的一种煤岩体应力场可视化反演系统的结构框图；
[0041]图3为本专利技术的其他实施例提供的用于插值算法的监控传感器布置的示意图；
[0042]图4为本专利技术的其他实施例提供的声发射三维定位示意图。
具体实施方式
[0043]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0044]如图1所示，为本专利技术实施例提供的一种煤岩体应力场可视化反演方法，包括：
[0045]S1，采集目标待测物不同部位在破裂过程中的声发射电信号能量值；需要说明的是，通过声发射设备采集到的能量是电信号格式，声发射电信号能量的单位为毫秒
·
毫伏，这一能量与采矿工程中使用的单位为焦耳的能量不同，本专利技术通过将裂纹长度与力学理论结合计算弹性应变能能量，并与声发射电信号能量对应，计算出声发射能量与弹性能能量的比例系数，实现声发射能量与力学能量的转化。
[0046]在另一实施例中，声发射能量与力学能量的转化具体包括：
[0047]首先根据声发射波形文件以下公式计算声发射能量：
[0048][0049]其中，W
AE
为声本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤岩体应力场可视化反演方法，其特征在于，包括：采集目标待测物不同部位在破裂过程中的声发射电信号能量值；根据每个部位获取的声发射电信号能量，结合预设比例系数，计算出每一个部位对应的等效应力值；根据所述目标待测物全部部位的等效应力值，结合插值算法处理，获得所述目标待测物的应力场分布结果；对所述应力场分布结果进行可视化显示。2.根据权利要求1所述的一种煤岩体应力场可视化反演方法，其特征在于，通过声发射设备采集测试件的声发射电信号能量；其中，测试件与目标待测物为同类型测试件；计算所述测试件的弹性应力能能量；根据所述声发射信号能量和弹性应力能能量计算出预设比例系数。3.根据权利要求1或2所述的一种煤岩体应力场可视化反演方法，其特征在于，还包括：通过声发射电信号中的到达时间参数和信号过门槛时间参数，计算声发射源的位置，则获得发出声发射电信号的部位。4.根据权利要求1所述的一种煤岩体应力场可视化反演方法，其特征在于，所述插值算法包括：平面插值方法和拉格朗日插值法。5.一种煤岩体应力场可视化反演系统，其特征在于，包括：电信号能量采集模块、应力计算模块、应力分布获得模块和可视化显示模块；所述电能量采集模块用于采集目标待测物不同部位在破裂过程中的声发射电信号能量值；所述应力计算模块用于根据每个部位的所述声发射电信...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏伟，宋嘉褀，王泽亮，陈帅杰，潘艳，张翠敏，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：