(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210599151.8 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 中国电建集团成 都勘测设计 研究院 有限公司 地址 610000 四川省成 都市青羊区浣花北 路1号 (72)发明人 周逸飞　徐海洋　李青春　马金根　 纪海锋　 (74)专利代理 机构 成都行之专利代理事务所 (普通合伙) 51220 专利代理师 梁田 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种分析岩石 破裂前兆的方法 (57)摘要 本发明公开了一种分析岩石破裂前兆的方 法， 包括以下步骤： 选取岩石试样； 在加载应力 σc数值区间范围内， 逐渐对所述岩石试样单轴 加压； 获取关联 维数D的计算模型； 调用所述岩石 试样的任意一种声发射时间序列参数， 并通过所 述关联维数D的计算模型计算所述岩石试样在各 加载应力值下的关联维数D， 得到原始数据曲线 和拟合回归直线； 通过相关系数R的大小来表征 原始数据曲线和拟合回归直线的拟合效果； 根据 所述拟合效果， 将所述关联维数D作为描述岩石 试样内部微破裂的特征参数值。 采用本方案， 能 通过认知和识别在岩体变形过程中， 用分形维数 的方法分析岩石在整个加载 过程中的破裂问题。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 114965058 A 2022.08.30 CN 114965058 A 1.一种分析岩石破裂前兆的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 选取岩石试样； 在加载应力σc数值区间范围内， 逐渐对所述岩石试样单轴加压； 获取关联维数D的计算模型； 调用所述岩石试样的任意一种声发射时间序列参数， 并通过所述关联维数D的计算模 型计算所述岩石试样在各加载应力值下的关联维数D， 得到原 始数据曲线和拟合回归直线； 通过相关系数R的大小来表征原 始数据曲线和拟合回归直线的拟合效果； 根据所述拟合效果， 将所述关联维数D作为描述岩石试样内部微破裂的特 征参数值。 2.根据权利要求1所述的一种分析岩石破裂前兆的方法， 其特征在于， 所述声发射 时间 序列参数包括能量、 能率、 振铃技 术、 幅值、 上升时间和持续时间。 3.根据权利要求1所述的一种分析岩石破裂前兆的方法， 其特征在于， 所述加载应力σc 区间包括0～0.2σc、 0.2～0.4σc、 0.4～0.6σc、 0.6～0.8σc、 0.8～0.9σc和0.9～1.0σc。 4.根据权利要求1所述的一种分析岩石破裂前兆的方法， 其特征在于， 所述关联维数D 的计算模型为： 5.根据权利要求4所述的一种分析岩石破裂前兆的方法， 其特征在于， 所述关联维数D 的计算模型通过以下计算方法得到： 将声发射 时间序列参数作为调用研究对象， 那么任何一个声发射 时间序列参数就会对 应一个容 量为n的集合： X＝{x1,x2,…xn}； 该序列集合可以构成一个m维的相空间， m＜n， 取相空间相连的m个值作为m维空间的一 个向量： X1＝{x1,x2,…xm}； 之后， 向后移一个数 再取m个数构造第2个向量： X2＝{x2,x3,…xm+1}； 依次构成N ＝n‑m+1个向量， 它 们的关联函数为 式中： H为Heaviside函数 尺度r取值时， 为了避免数据的分散性， 取 r＝kr0； 式中： k为比例系数， r0为 对任何一个给定的尺度r都计算可以获得一一对应的C(r)。 在双对数坐标系中能计算权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114965058 A 2获得一系 列点： {lnC[r(k),lnr(k)]}， 对这些数据点做线性回归拟合， 当回归后得到的结果 为线性直线， 则证明分析的声发射时间序列参数在给定的尺度 r范围内的分形特征明显， 那 么这条直线的斜 率则为声发射时间序列参数的关联维数D， 即有： 6.根据权利要求4所述的一种分析岩石破裂前兆的方法， 其特征在于， 获取关联维数D 的计算模型后， 还 包括以下步骤： 通过构建相空间维数m和关联维数D的关系曲线， 并在关联维数D呈线性上升的范围内， 确定相空间维数m的取值。 7.根据权利要求6所述的一种分析岩石破裂前兆的方法， 其特征在于， 所述相空间维数 m取值为4。 8.根据权利要求1所述的一种分析岩石破裂前兆的方法， 其特征在于， 通过相关系数R 的大小来表征原 始数据曲线和拟合回归直线的拟合效果后， 还 包括以下子步骤： 根据所述拟合效果， 判断所述岩石试样单轴 声发射时间序列参数与 所拟合回归直线之 间的相关性等级， 若达到相关性等级阈值， 则将所述关联维数D作为描述岩石 试样内部微破 裂的特征参数值。 9.根据权利要求8所述的一种分析岩石破裂前兆的方法， 其特征在于， 所述相关性等级 包括： 当相关系数＜2时， 相关性为差； 当相关系数为0.2～0.4时， 相关性为一般； 当相关系 数为0.4～0.6时， 相关性为中等； 当相关系数为0.6～0.8时， 相关性为较好； 当相关系数大 于0.8时， 相关性 为很好。 10.根据权利要求9所述的一种分析岩石破裂前兆的方法， 其特征在于， 所述相关性等 级阈值为很好。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114965058 A 3