[发明专利]一种利用超声波检测裂隙类岩石材料损伤的分析方法

权利要求书

1.一种利用超声波检测裂隙类岩石材料损伤的分析方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤S1：对待测岩石材料同时进行声波测试和单轴压缩试验，记录试验过程中的应力、应变值与声波信号；

步骤S2：将步骤S1所得声波信号进行数据处理，得声波信号时域图，提取首波声时t，通过公式(1)计算不同荷载作用下声波在岩石试件内传播的波速v；

其中，l为试件长度，t为声波在岩石试件内传播的首波到达的时间；

步骤S3：将步骤S2所得波速v代入公式(2)计算波速v的n阶变化比ΔV_i：

其中，ΔV_i为在第i级荷载作用下的波速与前后两级荷载作用下的波速差值之比的n次方，即波速的n阶变化比；v_i为第i级荷载作用下的波速；n为指数，具体为不为0的自然数，后面亦做阶数；

步骤S4：根据步骤S3所得ΔV_i数值判别损伤点的位置。

2.根据权利要求1所述的利用超声波检测裂隙类岩石材料损伤的分析方法，其特征在于，步骤S4中，当ΔV_i数值变化明显时，则对应该ΔV_i数值的点为损伤点。

3.根据权利要求1所述的利用超声波检测裂隙类岩石材料损伤的分析方法，其特征在于，步骤S3中，将步骤S1所得应力、应变值与其对应步骤S2所得的波速v作出应力(σ)-波速(v)关系，通过所得应力(σ)-波速(v)关系分析其近似为分段函数。

4.根据权利要求1所述的利用超声波检测裂隙类岩石材料损伤的分析方法，其特征在于，步骤S4中，对步骤S3给出的n阶变化比ΔV_i，进行理论验证及说明：

设任意一个斜率k值变化的线性连续分段函数如下：

其中，k₁、k₂、k₃是变量x属于各区间分段函数的斜率(k₁≠k₂≠k₃)，t₁、t₂、t₃是变量x属于各区间分段函数的截距；a～d表示区间端点，由于在x＝b、c位置时，函数前后有斜率变化，所以将x＝b、c看作斜率变化点；

则基于斜率变化点x＝b、c定义一个特征参数指标y_i，令y_i的n阶变化比为通过对该指标的计算，根据数值变化可准确定位预设的斜率变化点(x＝b、c)，用此方法可用于观察步骤S3中所得应力(σ)-波速(v)关系中的数值变化，将所得数值拐点定义为损伤点。