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专利号: 2021109770613
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于原始波形的岩石断裂及压裂声发射精细化分析方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)对试验材料开展声发射监测下的三点弯断裂试验,得到该材料断裂过程中所释放弹性波的完整原始波形信号;

(2)根据步骤(1)中得到的完整原始波形信号的特征,不断调整断裂试验的声发射波形采集参数同时编写断裂试验过程中高信噪比优质破裂信号的选取程序,丢弃长持续时间的噪音信号以及多个撞击叠加在一起的信号从而得到优化后的完整原始波形信号;

(3)利用任选两个传感器时,震源信号纵波传递至两个传感器的时差一定不高于纵波在两个传感器间的传播时间的基本法则,根据步骤(2)中得到的完整原始波形信号的过门限的时间将所述完整原始波形信号划归为若干组同步波形即声发射事件,舍弃一组波形不足4个撞击的声发射事件,通过AIC算法计算剩下的声发射事件的同步与起振时间,拾取对应同一个破裂事件的一组同步波形作为定位的基础;

(4)根据步骤(3)中作为定位基础的一组同步波形的起振时间,将无约束优化算法与动态波速反演相结合进行声发射定位,通过构造非线性方程组的权函数并通过无约束优化算法进行求解,确定声发射源;

(5)根据步骤(4)中确定的声发射源来确定用于全面地刻画压裂裂缝的非线性断裂特征的声发射事件波形参数及波速的空间分布特征。

2.如权利要求1所述的基于原始波形的岩石断裂及压裂声发射精细化分析方法,其特征在于,步骤(2)中的声发射波形采集参数包括峰值鉴别时间、撞击鉴别时间、门限。

3.如权利要求1所述的基于原始波形的岩石断裂及压裂声发射精细化分析方法,其特征在于,步骤(5)中的声发射事件波形参数包括声发射能量、声发射事件波速、声发射频率及震源机制。

4.如权利要求3所述的基于原始波形的岩石断裂及压裂声发射精细化分析方法,其特征在于,所述声发射能量即声发射源的能量是以声发射源到不同传感器的距离为加权量,通过式(1)将所述加权量的平均值作为声发射源的能量;

ae

式(1)中,E 为声发射源的能量,单位v·s;n为声发射事件的同步波形数目, 为单个声发射波形的能量,单位v·s;di为声发射源到某个声发射传感器之间的距离,单位m。

5.如权利要求3所述的基于原始波形的岩石断裂及压裂声发射精细化分析方法,其特征在于,所述声发射事件波速是刻画压裂裂缝断裂过程区及水力微裂缝带中震源周围损伤程度的特征参量,所述声发射波速越低则表明声发射源距离微裂缝区中心越近且其周围微裂缝区损伤程度越高。

6.如权利要求3所述的基于原始波形的岩石断裂及压裂声发射精细化分析方法,其特征在于,所述声发射频率为步骤(5)中的声发射事件中超过门限的峰值数(振铃计数)与持续时间的比值。

7.如权利要求3所述的基于原始波形的岩石断裂及压裂声发射精细化分析方法,其特征在于,所述震源机制为拉‑剪‑塌断裂机制与增渗效果表征参量,所述震源机制用于识别岩石微破裂的断裂机制,包括拉张型、剪切型与坍塌型,能够刻画压裂裂缝断裂过程区及水力微裂缝带内的微破裂机制。

8.如权利要求7所述的基于原始波形的岩石断裂及压裂声发射精细化分析方法,其特征在于,所述微破裂机制通过公式(2)进行判别,式(2)中,pol为声发射事件的极性值,无因次;Api为单个声发射波形的初动幅值,单位v;n是声发射事件的同步波形数目。

9.如权利要求1所述的基于原始波形的岩石断裂及压裂声发射精细化分析方法,其特征在于,步骤(4)中一组同步波形对应的波形数目不少于5个。