岩体损伤状态测评方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种岩体损伤状态测评方法、装置及存储介质，该方法包括：将被测岩体划分为若干个面积相等一级子单元；分别对每块一级子单元的岩体进行热激励，获取不同加热时间下的各一级子单元的温度云图；对各一级子单元的温度云图进行划分，共划分为m个二级子单元；获取每个二级子单元内的温度参数，温度参数包括平均温度最高温度最低温度和温度变化率B

【技术实现步骤摘要】
岩体损伤状态测评方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及岩体质量测评
，尤其涉及一种岩体损伤状态测评方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]岩体是指在一定工程范围内，由包含软弱结构面的各类岩石所组成的具有不连续性、非均质性和各向异性的地质体。“损伤”泛指材料内部的一种劣化因素，与所涉及的材料与工作环境密切相关。事实上，岩体本身就是一种天然损伤结构，长期暴露于自然环境中，岩体中的各类结构易发生扩展、连通、汇合，导致损伤不断积累，一旦达到临界值便发生失稳断裂，产生垮塌、倾覆、滑移等不稳定性病害，严重影响人类的生产生活及各类工程活动的开展。研究岩体损伤特征是岩体稳定性分析的基础，可为灾害的精准防控提供理论依据。
[0003]在实现本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：
[0004]现阶段关于岩体损伤测评方法可分为两类：单一指标测评和多指标综合测评。虽然单一指标(如波速衰减率)的测评方法较为方便、方向明确，但并不符合岩体的实际情况，存在诸多不合理之处；相对而言，采用综合指标的岩体损伤测评方法则可获得较为合理、准确的结果，如Q系统方法、RMR法等，但这类方法存在指标权重难以准确确定、部分指标数值的选取主观性较大、评价周期耗费时间较长等相关问题。另外，上述评价方法中参数的获取手段多为接触式(如人工测量，钻孔取样等)，然而实际岩体的赋存环境复杂，存在诸多高陡、高危、难以触及及有特殊保护需求的岩体，致使岩体参数的获取较为困难，进而导致评价方法难以适用。
[0005]因此需要一种岩体损伤状态测评方法、装置及存储介质，以至少部分地解决上述技术问题。

技术实现思路

[0006]鉴于此，本专利技术实施例提供了一种岩体损伤状态测评方法、装置及存储介质，以至少解决现有技术中的问题之一。
[0007]本专利技术的一个方面提供了一种岩体损伤状态测评方法，该方法包括以下步骤：
[0008]将被测岩体划分为若干个面积相等一级子单元；
[0009]分别对每块一级子单元的岩体进行热激励，获取不同加热时间下的各一级子单元的温度云图；
[0010]对所述各一级子单元的温度云图进行划分，共划分为m个二级子单元；
[0011]获取每个二级子单元内的温度参数，其中所述温度参数包括平均温度最高温度最低温度和温度变化率Bi，其中i＝1，
…
，m；
[0012]获取每个二级子单元内的裂隙参数，其中所述裂隙参数包括裂隙条数o
i
、裂隙迹长l
i
、裂隙隙宽d
i
、裂隙深度h
i
和裂隙面积ψi；
[0013]基于所述温度参数和所述裂隙参数采用灰色关联度法获得岩体损伤指数S
i
；其中，损伤指数的大小代表岩体的不同损伤劣化状态，以参考序列为完整部位岩体为例，当评价部位的损伤指数越大，表明该部位损伤越为严重，具体为：轻微损伤(0＜S
i
≤0.3)、中等损伤(0.3＜S
i
≤0.5)、显著损伤(0.5＜S
i
≤0.8)、严重损伤(0.8＜S
i
≤1)。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述分别对每块一级子单元的岩体进行热激励，获取不同加热时间下的各一级子单元的温度云图，包括：
[0015]使用加热装置分别对每块一级子单元的岩体进行长时序红外热激励，所述加热装置优选可调节功率的恒热流卤素加热灯，加热距离设置在1
‑
2m。和/或
[0016]所述热激励的最高温度不超过50℃。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述一级子单元面积为1
‑
1.5m2。和/或
[0018]所述二级子单元的面积为一级子单元面积的
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述获取每个二级子单元内的裂隙参数，包括：
[0020]获取每个二级子单元内的出露型裂隙的裂隙参数：裂隙条数o
i
、裂隙迹长l
i
和裂隙隙宽d
i
，其具体方法包括：使用SmartView红外图像专业软件进行处理，调整可见光和红外热图像的融合度，融合度优选为50％；同时对融合图像进行算法增强，以此来提取裂隙条数o
i
、裂隙迹长l
i
和裂隙隙宽d
i
；
[0021]获取每个二级子单元内的埋藏型裂隙的裂隙参数：裂隙深度h
i
和裂隙面积ψ
i
，其具体方法包括：
[0022]分析岩体表面温度场，识别内部缺陷在岩体表面所对应的位置；
[0023]提取缺陷区域二级子单元表面温度值和无缺陷区域二级子单元表面温度值a，b∈i；
[0024]测试岩体的密度ρ、导热系数λ、比热容c、时间t、t时刻所对应的温差ΔT及岩体表面的热流密度q
w
，其中
[0025]将各参数代入温差函数和埋深计算公式其中其中
[0026]求解不同时刻计算所得的缺陷埋深h的变化率：求解计算深度变化率求解不同时刻计算所得的缺陷埋深h的变化率：求解计算深度变化率其中k为提取温度值时采样的序列值，k＝1，
…
，n；
[0027]选取变化率D的最小值所处时刻为缺陷埋深h的最佳计算时间，获取该时刻的缺陷埋深h，即为最终所确定的缺陷埋深h；
[0028]将埋藏型裂隙视为圆盘状，通过岩体高温区范围估算裂隙面积，计算公式为ψ＝4π(d
z
‑
2hg)2，d
z
为高温区的直径或长轴大小；g为修正系数取值0.26
‑
0.36；h为计算深度；ψ为裂隙计算面积。
[0029]在本专利技术的一些实施例中，所述基于所述温度参数和所述裂隙参数采用灰色关联度法获得岩体损伤指数S
i
，包括：
[0030]确定关联评价的分析数列，本专利技术选用的参考数列X0由岩体完整性好、风化程度低的二级子单元的损伤参数组成，比较数列X1‑
X
m
为剩余各二级子单元的损伤参数组成。利用参考数列和比较数列建立分析矩阵其中，矩阵A中x
ij
表示第i个二级子单元中的第j个损伤评价参数(i＝1，
…
，m；j＝1，
…
，9)，且(j＝1，j＝2，j＝3，j＝4，j＝5，j＝6，j＝7，j＝8，j＝9)＝(平均温度，最高温度，最低温度，温度变化率，裂隙条数，裂隙迹长，裂隙隙宽，裂隙深度，裂隙面积)；
[0031]对参考数据列和比较数据列进行规范化处理，以消除量纲不同造成的影响，获取x
ij
规范化后的结果数据a
ij
；
[0032]获取灰色关联系数e
ij
；
[0033]获取灰色关联度r
i
，其计算公式如下：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩体损伤状态测评方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将被测岩体划分为若干个面积相等一级子单元；分别对每块一级子单元的岩体进行热激励，获取不同加热时间下的各一级子单元的温度云图；对所述各一级子单元的温度云图进行划分，共划分为m个二级子单元；获取每个二级子单元内的温度参数，其中所述温度参数包括平均温度最高温度最低温度和温度变化率B
i
，其中i＝1，
…
，m；获取每个二级子单元内的裂隙参数，其中所述裂隙参数包括裂隙条数o
i
、裂隙迹长l
i
、裂隙隙宽d
i
、裂隙深度h
i
和裂隙面积ψ
i
；基于所述温度参数和所述裂隙参数采用灰色关联度法获得岩体损伤指数S
i
；其中，损伤指数的大小代表岩体的不同损伤劣化状态，以参考序列为完整部位岩体为例，当评价部位的损伤指数越大，表明该部位损伤越为严重，具体为：轻微损伤(0&lt;S
i
≤0.3)、中等损伤(0.3&lt;S
i
≤0.5)、显著损伤(0.5&lt;S
i
≤0.8)、严重损伤(0.8&lt;S
i
≤1)。2.根据权利要求1所述的岩体损伤状态测评方法，其特征在于，所述分别对每块一级子单元的岩体进行热激励，获取不同加热时间下的各一级子单元的温度云图，包括：使用加热装置分别对每块一级子单元的岩体进行长时序红外热激励，所述加热装置优选可调节功率的恒热流卤素加热灯，加热距离设置在1
‑
2m；和/或所述热激励的最高温度不超过50℃。3.根据权利要求2所述的岩体损伤状态测评方法，其特征在于，所述一级子单元面积为1
‑
1.5m2；和/或所述二级子单元的面积为一级子单元面积的4.根据权利要求1所述的岩体损伤状态测评方法，其特征在于，所述获取每个二级子单元内的裂隙参数，包括：获取每个二级子单元内的出露型裂隙的裂隙参数：裂隙条数o
i
、裂隙迹长l
i
和裂隙隙宽d
i
，其具体方法包括：使用SmartView红外图像专业软件进行处理，调整可见光和红外热图像的融合度，融合度优选为50％；同时对融合图像进行算法增强，以此来提取裂隙条数o
i
、裂隙迹长l
i
和裂隙隙宽d
i
；获取每个二级子单元内的埋藏型裂隙的裂隙参数：裂隙深度h
i
和裂隙面积ψ
i
，其具体方法包括：分析岩体表面温度场，识别内部缺陷在岩体表面所对应的位置；提取缺陷区域二级子单元表面温度值和无缺陷区域二级子单元表面温度值a，b∈i；测试岩体的密度ρ、导热系数λ、比热容c、时间t、t时刻所对应的温差ΔT及岩体表面的热流密度q
w
，其中将各参数代入温差函数和埋深计算公式其中
求解不同时刻计算所得的缺陷埋深h的变化率：求解计算深度变化率求解不同时刻计算所得的缺陷埋深h的变化率：求解计算深度变化率其中k为提取温度值时采样的序列值，k＝1，
…
，n；选取变化率D的最小值所处时刻为缺陷埋深h的最佳计算时间，获取该时刻的缺陷埋深h，即为最终所确定的缺陷埋深h；将埋藏型裂隙视为圆盘状，通过岩体高温区范围估算裂隙面积，计算公式为ψ＝4π(d
z
‑
2hg)2，d
z
为高温区的直径或长轴大小；g为修正系数取值约为0.26
‑
0.36；h为计算深度；ψ为裂隙计算面积。5.根据权利要求1或4所述的岩体损伤状态测评方法，其特征在于，所述基于所述温度参数和所述裂隙参数采用灰色关联度法获得岩体损伤指数S
i
，包括：确定关联评价的分析数列，选用的参考数列X0由岩体完整性好、风化程度低的二级子单元的损伤参数组成，比较数列X1‑
X
m
为剩余各二级子单元的损伤参数组成；利用参考数列和比较数列建立分析矩阵其中，矩阵A中x
ij
...

【专利技术属性】
技术研发人员：包含，吕洪涛，兰恒星，李黎，陈卫昌，马克，李静蕊，郑涵，晏长根，尹培杰，刘长青，李昌波，
申请(专利权)人：中国文化遗产研究院大连理工大学陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：