[发明专利]基于声发射监测的硬岩节理面突然错动失稳预警方法

权利要求书

1.一种基于声发射监测的硬岩节理面突然错动失稳预警方法，其特征在于，步骤包括：

A.设置声发射监测主机的幅值门槛值，并在靠近岩石节理面的位置安装声发射探头；

B.对节理面岩石试样施加法向应力，进行节理面剪切试验，采集剪切过程中的声发射信号；

C.接收声发射探头的信号，将每个声发射探头连续接收到的声发射撞击事件分组；

D.根据撞击信号的幅值分布特征，拟合各个分组内撞击幅值和撞击事件出现频率的关系，并计算各个分组的b值，其中：

A_dB是声发射撞击的最大振幅，并且A_max是声发射撞击的最大幅值，N为幅值大于等于A_dB的声发射撞击事件个数；

E.将各组内的撞击事件持续时间的中间时间记为时间点，各组内的b值作为数据点，得到剪切过程中b值随时间变化的规律；

F.重复步骤C至E，处理多个声发射探头的监测数据，确定当b值出现持续降低时，进行预警。

2.根据权利要求1所述的一种基于声发射监测的硬岩节理面突然错动失稳预警方法，其特征在于，所述b值出现持续降低时，b值小于1，最低达到0.5。

3.根据权利要求1所述的一种基于声发射监测的硬岩节理面突然错动失稳预警方法，其特征在于，所述声发射监测主机设置幅值的门槛值后，幅值小于门槛值的声发射信号被过滤去除，声发射监测主机仅接受幅值大于或等于门槛值的信号。

4.根据权利要求3所述的一种基于声发射监测的硬岩节理面突然错动失稳预警方法，其特征在于，所述声发射探头在安装时通过耦合剂与岩石耦合固定，声发射探头同步接收岩石节理面剪切破裂过程中辐射出的弹性波。

5.根据权利要求4所述的一种基于声发射监测的硬岩节理面突然错动失稳预警方法，其特征在于，所述节理面岩石试样按照同一剪切速率进行剪切，直至节理面岩石试样破坏；前置放大器将声信号放大，声发射探头将接收到的声信号转换为电信号。

6.根据权利要求1所述的一种基于声发射监测的硬岩节理面突然错动失稳预警方法，其特征在于，所述分组中每个组包含500个撞击事件，相邻的分组中有400个重合的撞击事件。

7.根据权利要求1所述的一种基于声发射监测的硬岩节理面突然错动失稳预警方法，其特征在于，所述声发射监测主机设置幅值的门槛值为40dB，统计分组内幅值大于或等于(40+t×k)dB的撞击数目个数为N_t，其中k＝5，t取自然数，然后拟合各个分组内撞击幅值和撞击事件出现频率的关系，得到b值。

8.根据权利要求1所述的一种基于声发射监测的硬岩节理面突然错动失稳预警方法，其特征在于，所述b值在硬岩节理面应力积累阶段时，维持在1.2-1.6之间波动；在应力增大至节理面剪切强度阶段，b值持续减小；所述b值增大表示小幅值撞击事件比例升高；b值减小表示大幅值撞击事件比例升高。

9.根据权利要求1所述的一种基于声发射监测的硬岩节理面突然错动失稳预警方法，其特征在于，所述b值用于区分静力剪切破坏和动力失稳破坏；在静力剪切破坏中b值保持稳定，在动力失稳破坏中b值持续减小。