[发明专利]一种胶结充填体损伤评价方法

说明书

一种胶结充填体损伤评价方法，包括在金属矿山获取充填体试样测量应力‑应变、声发射振铃计数、累计振铃计数实验数据，绘制成应力‑应变、时间‑振铃计数、时间‑累计振铃计数曲线，通过充填体的声发射振铃计数定义充填体损伤率D和损伤速率D'，当D'值从0逐渐增加到1阶段为内部细微裂纹快速增加阶段，D'＝1为弹塑性阶段初期，当D'＝1后，D'逐渐减小从1到0，D'值降到D'≤0.6、D＞0.8表明已经发展到了破坏阶段，充填体内部已经损伤严重。本发明由声发射振铃计数定义损伤速率D'判断充填体内部损伤速度的快慢程度，进一步判断充填体所处的损伤阶段，能够准确、及时地对充填体内部损伤的快慢程度进行预判以实现安全生产，也可用于实际工程中充填体‑围岩预警。

技术领域

本发明属于金属矿山技术领域，具体涉及充填体-围岩在受力作用下损伤评价方法。

背景技术

采矿充填技术是处理矿山废料的主要手段之一，为此充填体力学性能尤为重要；在充填体受力损伤过程中通过应变、外观等发现损伤时往往已处于损伤后期，在实际工程中已经发生破坏。近年来国内外学者通过室内、室外实验、理论研究及现场测试等对充填体力学性能、声发射信号特征等做了大量的研究，其中声发射信号可以通过设备直接现场测量或室内测试，其具有简单快捷、成本低和受现场环境制约少等优点，因此采用声发射定义其损伤具有现实意义，在安全预警方面声发射监测比应力-应变监测更具有超前性、更符合实际工程的需要。

前人一般通过损伤面积、体积等定义损伤率，这种方法具有很大的随机性和不确定性，且测定试件内部损伤面积、体积精确度低，再者，试件内部损伤程度也不完全由面积、体积等因素决定，也不能描述充填体内部损伤的快慢程度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用声发射振铃计数定义损伤速率判断充填体内部损伤速度快慢，进而判断损伤程度的评价方法，能够准确、快速地对充填体内部损伤的快慢程度进行预判以实现安全生产。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种胶结充填体损伤评价方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、在金属矿山取充填体试样，加工打磨后对该试样进行室内单轴压缩实验，使用仪器进行单轴压缩实验测量试样的力学性能，并记录试样应力-应变、声发射振铃计数、累计振铃计数数据；

步骤二、将步骤一中所取充填体试样通过实验测出参数绘制成应力-应变曲线、时间-振铃计数曲线、时间-累计振铃计数曲线；取时间-振铃计数曲线中振铃计数急剧增长前时间为x_c，取时间-振铃计数曲线中振铃计数急剧增长后趋于平缓时时间为K_i；

步骤三、基于内部损伤理论通过充填体的声发射振铃计数定义充填体损伤率D，将步骤二中时间x_c代入充填体损伤速率D公式中，得出所述充填体损伤率D：

D＝exp(-exp(-0.035(t-x_c))

式中：t为时间；

步骤四、基于内部损伤理论通过充填体的累计声发射振铃计数定义充填体损伤速率D'，将步骤二中所得x_c、K_i代入公式中，取x_c＝K_a，得出损伤速率D'：

式中：t为时间；

步骤五、当D'值从0逐渐增加到1阶段为充填体内部细微裂纹快速增加阶段，D'＝1为弹塑性阶段初期，当D'＝1后，D'逐渐减小从1到0，D'值降到D'≤0.6、D＞0.8阶段表明充填体已经发展到了破坏阶段，充填体内部已经损伤严重。

进一步地，本发明采用Python语言进行编程，创建基于声发射振铃计数的可视化检测程序。

进一步地，本发明所述充填体为尾砂胶结充填体。