锚杆动载响应特征的表征方法、装置、设备和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种锚杆动载响应特征的表征方法、装置、设备和存储介质，通过获取预处理后的试验数据集；预处理后的试验数据集包括锚杆的杆体载荷、杆体累计伸长量；通过移动平均值算法、标准差算法、置信区间算法、最大最小值算法或分位数算法进行计算，得到目标数据集；以杆体累计伸长量为横坐标，以杆体载荷为纵坐标，绘制得到目标数据集对应的目标曲线；目标曲线包括上包络线、下包络线和中值线。本发明专利技术能够得到锚杆动载响应特征的目标曲线，通过该目标曲线可以直观反映试验数据的趋势和波动性，有助于检测异常值，可在矿井巷道的锚杆支护选型、巷道支护方案优化、巷道冲击地压灾害防控等方面提供关键的基础数据支撑。防控等方面提供关键的基础数据支撑。防控等方面提供关键的基础数据支撑。

【技术实现步骤摘要】
锚杆动载响应特征的表征方法、装置、设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及锚杆支护工程领域，尤其涉及一种锚杆动载响应特征的表征方法、装置、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]锚杆是工程施工领域的一种重要构件，能够承受土压力、水压力或风载荷产生的拉力，用于维护构筑物的稳定或加固岩土环境。例如，在煤矿开采中，常常是在矿井下开掘大量巷道，在巷道周围的岩层中安装锚杆形成一个整体稳定的岩石带，利用锚杆与围岩共同作用，达到维护巷道稳定的目的。此外，锚杆还应用于土木隧道施工、边坡加固、坝体加固等领域。
[0003]随着工程施工深度逐年递增，施工环境也在不断改变，由于深部矿井地应力较高，岩体内储存着较大的应变能，当该部分的能量超过锚杆支护系统的支护能力时，容易发生“岩爆”。而选择何种锚杆既需要考虑到安全施工质量也需要兼顾工程建设成本。
[0004]可见，面对当前的施工环境变化与锚杆适应能力之间难以匹配的问题，研究锚杆在冲击载荷作用下的响应特征成为目前业界在锚杆支护选型方面亟待解决的重要课题。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本专利技术提供一种锚杆动载响应特征的表征方法、装置、设备和存储介质。
[0006]本专利技术提供一种锚杆动载响应特征的表征方法，包括：
[0007]获取预处理后的试验数据集；所述预处理后的试验数据集包括在锚杆受到一次或多次冲击直至断裂的过程中，采集到的每次冲击中所述锚杆的杆体载荷、杆体累计伸长量；
[0008]通过预设算法对所述预处理后的杆体载荷、所述杆体累计伸长量进行计算，得到目标数据集；其中，所述预设算法包括移动平均值算法、标准差算法、置信区间算法、最大最小值算法和分位数算法中的至少一种；
[0009]以杆体累计伸长量为横坐标，以杆体载荷为纵坐标，绘制得到所述目标数据集对应的目标曲线；所述目标曲线为锚杆的动载响应特征曲线，所述动载响应特征曲线包括上包络线、下包络线和中值线。
[0010]根据本专利技术提供的一种锚杆动载响应特征的表征方法，所述预设算法包括移动平均值算法；所述通过预设算法对所述预处理后的杆体载荷、所述杆体累计伸长量进行计算，得到目标数据集，包括：
[0011]将所述预处理后的杆体累计伸长量按照从小到大的顺序进行排序得到杆体累计伸长量序列；
[0012]针对所述杆体累计伸长量序列中的每个序列值，获取与所述序列值对应的第一预设滑动窗口内各个序列值对应的杆体载荷，得到第一杆体载荷集合，计算所述第一杆体载荷集合的平均值；
[0013]将所述平均值分别偏离预设百分比，得到每个序列值对应的杆体载荷平均值上界和杆体载荷平均值下界；
[0014]将所述杆体累计伸长量序列中的全部序列值及其对应的杆体载荷平均值上界和杆体载荷平均值下界作为所述目标数据集。
[0015]根据本专利技术提供的一种锚杆动载响应特征的表征方法，所述预设算法包括标准差算法；所述通过预设算法对所述预处理后的杆体载荷、所述杆体累计伸长量进行计算，得到目标数据集，包括：
[0016]将所述预处理后的杆体累计伸长量按照从小到大的顺序进行排序得到杆体累计伸长量序列；
[0017]针对所述杆体累计伸长量序列中的每个序列值，获取与所述序列值对应的第二预设滑动窗口内各个序列值对应的杆体载荷，得到第二杆体载荷集合，计算所述第二杆体载荷集合的标准差；
[0018]将所述标准差分别上下偏离第二预设百分比，得到每个序列值对应的杆体载荷标准差上界和杆体载荷标准差下界；
[0019]将所述杆体累计伸长量序列中的全部序列值及其对应的杆体载荷标准差上界和杆体载荷标准差下界作为所述目标数据集。
[0020]根据本专利技术提供的一种锚杆动载响应特征的表征方法，所述预设算法还包括置信区间算法；所述通过预设算法对所述预处理后的杆体载荷、所述杆体累计伸长量进行计算，得到目标数据集，包括：
[0021]基于预设置信度水平得到Z值；
[0022]针对所述杆体累计伸长量序列中的每个序列值，基于所述Z值和所述标准差计算得到每个序列值对应的杆体载荷置信区间上界和杆体载荷置信区间下界；
[0023]将所述杆体累计伸长量序列中的全部序列值及其对应的杆体载荷置信区间上界和杆体载荷置信区间下界作为所述目标数据集。
[0024]根据本专利技术提供的一种锚杆动载响应特征的表征方法，所述预设算法包括最大最小值算法；所述通过预设算法对所述预处理后的杆体载荷、所述杆体累计伸长量进行计算，得到目标数据集，包括：
[0025]将所述预处理后的杆体累计伸长量按照从小到大的顺序进行排序得到杆体累计伸长量序列；
[0026]针对所述杆体累计伸长量序列中的每个序列值，获取与所述序列值相邻的第三预设滑动窗口内各个序列值对应的杆体载荷，得到第三杆体载荷集合，计算所述第三杆体载荷集合中的杆体载荷最大值和杆体载荷最小值；
[0027]将所述杆体累计伸长量序列中的全部序列值及其对应的杆体载荷最大值和杆体载荷最小值作为所述目标值集合。
[0028]根据本专利技术提供的一种锚杆动载响应特征的表征方法，所述预设算法包括分位数算法；所述通过预设算法对所述预处理后的杆体载荷、所述杆体累计伸长量进行计算，得到目标数据集，包括：
[0029]将所述预处理后的杆体累计伸长量按照从小到大的顺序进行排序得到杆体累计伸长量序列；
[0030]针对所述杆体累计伸长量序列中的每个序列值，利用第四预设滑动窗口，在所述杆体累计伸长量序列上依次选取子窗口；
[0031]计算每个子窗口中的杆体载荷最大值和杆体载荷最小值；
[0032]将所述杆体累计伸长量序列中的全部序列值及其对应的杆体载荷最大值和杆体载荷最小值作为所述目标值集合。
[0033]本专利技术还提供一种锚杆选型方法，所述方法包括：
[0034]获取煤矿地层的赋存特征数据；
[0035]根据工程需要，设计巷道断面的巷道开挖方案，如：巷道形状及几何尺寸；
[0036]根据所述赋存特征数据、所述巷道开挖方案，采用相应的支护设计方法，确定巷道的锚杆支护方案；所述锚杆支护方案中包括锚杆的动力学参数需求；
[0037]将锚杆的动力学参数需求与应用上述锚杆动载响应特征的表征方法所得到的锚杆的动载响应特征曲线进行匹配，根据匹配结果确定锚杆的最佳特征参数，从而完成锚杆的选型。
[0038]本专利技术还提供一种锚杆动载响应特征的表征装置，所述装置包括：
[0039]数据获取模块，用于获取预处理后的试验数据集；所述预处理后的试验数据集包括在锚杆受到一次或多次冲击直至断裂的过程中，采集到的每次冲击中所述锚杆的杆体载荷、杆体累计伸长量；
[0040]数据处理模块，用于通过预设算法对所述预处理后的杆体载荷、所述杆体累计伸长量进行计算，得到目标数据集；其中，所述预设算法包括移动平均值算法、标准差算法、置信区间算法、最大最小值算法和分位数算法中的至少一种；
[0041]曲线绘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锚杆动载响应特征的表征方法，其特征在于，包括：获取预处理后的试验数据集；所述预处理后的试验数据集包括在锚杆受到一次或多次冲击直至断裂的过程中，采集到的每次冲击中所述锚杆的杆体载荷、杆体累计伸长量；通过预设算法对所述预处理后的杆体载荷、所述杆体累计伸长量进行计算，得到目标数据集；其中，所述预设算法包括移动平均值算法、标准差算法、置信区间算法、最大最小值算法和分位数算法中的至少一种；以杆体累计伸长量为横坐标，以杆体载荷为纵坐标，绘制得到所述目标数据集对应的目标曲线；所述目标曲线为锚杆的动载响应特征曲线，所述动载响应特征曲线包括上包络线、下包络线和中值线。2.根据权利要求1所述的锚杆动载响应特征的表征方法，其特征在于，所述预设算法包括移动平均值算法；所述通过预设算法对所述预处理后的杆体载荷、所述杆体累计伸长量进行计算，得到目标数据集，包括：将所述预处理后的杆体累计伸长量按照从小到大的顺序进行排序得到杆体累计伸长量序列；针对所述杆体累计伸长量序列中的每个序列值，获取与所述序列值对应的第一预设滑动窗口内各个序列值对应的杆体载荷，得到第一杆体载荷集合，计算所述第一杆体载荷集合的平均值；将所述平均值分别偏离预设百分比，得到每个序列值对应的杆体载荷平均值上界和杆体载荷平均值下界；将所述杆体累计伸长量序列中的全部序列值及其对应的杆体载荷平均值上界和杆体载荷平均值下界作为所述目标数据集。3.根据权利要求1所述的锚杆动载响应特征的表征方法，其特征在于，所述预设算法包括标准差算法；所述通过预设算法对所述预处理后的杆体载荷、所述杆体累计伸长量进行计算，得到目标数据集，包括：将所述预处理后的杆体累计伸长量按照从小到大的顺序进行排序得到杆体累计伸长量序列；针对所述杆体累计伸长量序列中的每个序列值，获取与所述序列值对应的第二预设滑动窗口内各个序列值对应的杆体载荷，得到第二杆体载荷集合，计算所述第二杆体载荷集合的标准差；将所述标准差分别上下偏离第二预设百分比，得到每个序列值对应的杆体载荷标准差上界和杆体载荷标准差下界；将所述杆体累计伸长量序列中的全部序列值及其对应的杆体载荷标准差上界和杆体载荷标准差下界作为所述目标数据集。4.根据权利要求3所述的锚杆动载响应特征的表征方法，其特征在于，所述预设算法还包括置信区间算法；所述通过预设算法对所述预处理后的杆体载荷、所述杆体累计伸长量进行计算，得到目标数据集，包括：基于预设置信度水平得到Z值；针对所述杆体累计伸长量序列中的每个序列值，基于所述Z值和所述标准差计算得到每个序列值对应的杆体载荷置信区间上界和杆体载荷置信区间下界；
将所述杆体累计伸长量序列中的全部序列值及其对应的杆体载荷置信区间上界和杆体载荷置信区间下界作为所述目标数据集。5.根据权利要求1所述的锚杆动载响应特征的表征方法，其特征在于，所述预设算法包括最大最小值算法；所述通过预设算法对所述预...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄金福，高富强，董双勇，刘文举，卢志国，李建忠，杨磊，王晓卿，魏炯，原贵阳，曹舒雯，刘晓敏，
申请(专利权)人：中煤科工开采研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：