[发明专利]一种易泥化矿岩失稳突变的预警方法

权利要求书

1.一种易泥化矿岩失稳突变的预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、制作矿岩试件，所述矿岩试件包括易泥化矿岩试件和未明显泥化矿岩试件；

步骤二、对步骤一所述的矿岩试件分别进行单轴压缩条件下的声发射试验，并获得各矿岩试件的位移、载荷和声发射参数数值；

步骤三、计算并分析易泥化矿岩弹性应变能曲线演化的突变特征；

步骤四、构建弹性应变能应变序列的易泥化矿岩失稳突变预警模型，具体过程如下：

外力对岩石做的总功可以通过微积分计算应力-应变曲线与应变轴围成的面积得到，输入的岩石内部的总能量包括弹性应变能和耗散能：

U＝U_e+U_d (1)

式中，U为压力机输入岩石内部的总能量，单位为J；U_e为试样内部的弹性应变能，单位为J；U_d为累积耗散能，单位为J；分别根据下式计算得出：

总能量：

式中：σ_i为第i时刻试样承受的应力，单位为MPa，ε_i为第i时刻试样产生的应变；弹性应变能：

累积耗散能：

U_d＝U-U_e (4)

式中：σ_i为第i时刻试样承受的应力，单位为MPa；V为试样体积，单位为mm³；E_e为试件弹性模量，单位为MPa；

引入尖点突变模型包含的3个函数方程分别为：

标准势函数方程V(x)为：

V(x)＝x⁴+ux²+zx (5)

式中：u和z为控制变量，x为状态变量；

平衡曲面方程V′(x)为：

V′(x)＝4x³+2ux+z (6)

奇点集方程V″(x)为：

V″(x)＝12x²+2u (7)

其中平衡曲面方程和奇点集方程需要满足等于0，将式(6)和式(7)联立可得分歧集方程为：

Δ＝8u³+27z² (8)

其中Δ0时表明易泥化矿岩处于稳定状态，Δ0时易泥化矿岩处于非稳定状态，Δ＝0时易泥化矿岩处于临界状态。