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申请/专利权人：南京工业大学;南京智慧岩土工程技术研究院有限公司

摘要：本发明公开了基于声发射的胶结材料宏观力学参数反演方法和试验系统，涉及岩土工程分析技术领域，通过荷载传感器获取加载过程中加载装置施加给胶结材料试样的平均有效应力、有效应力比，测量系统全程获取胶结材料样品在破坏过程中产生的原始声发射时域电信号，提取声发射特征参数声发射事件率，建立平均有效应力、有效应力比和声发射事件率之间的关系，通过最小二乘法进行回归分析后，能够基于声发射事件率实现胶结材料宏观力学参数的反演。该反演方法所得的力学参数能够客观、合理地反映出胶结材料所处的应力水平，降低了参数反演的计算耗时，提高了参数反演的效率。

主权项：1.一种基于声发射的胶结材料宏观力学试验系统的胶结材料宏观力学参数反演方法，其特征在于，所述基于声发射的胶结材料宏观力学试验系统，包括三轴装置和测量系统，其特征在于：通过所述三轴装置对样品进行破坏，同时通过所述测量系统对三轴装置内部的样品进行监测；所述测量系统包括采样件（14），所述采样件包括声发射传感器（1401）和金属板（1402），所述金属板（1402）固定于声发射传感器（1401）的头端，所述声发射传感器（1401）与放大器（15）通讯连接，所述放大器（15）放大功率后信号输出至数据采集仪（16），且数据采集仪（16）记录声发射原始时域电信号并连续传输至数据存储器（17）中；所述三轴装置包括封闭框架（1）和所述封闭框架（1）内部的样品，所述封闭框架（1）之间安装有透明保护罩（2），形成封闭的加载室；底部的所述封闭框架（1）中心设置有一体的基座，所述基座的边缘上包裹有橡胶膜（3），所述橡胶膜（3）的另一端连接有压板（4），所述样品的上下两端均安装有透水石（5），所述基座上的透水石（5）下方设置有外接气源（6），所述外接气源（6）的通道贯穿封闭框架（1）至透水石（5）底部，所述压板（4）内部安装有排水管（7），所述排水管（7）一端位于所述压板（4）的透水石（5）上且另一端贯穿底部的所述封闭框架（1），所述压板（4）上安装有荷载传感器（8），所述荷载传感器（8）与活塞杆（9）的推进端相连接，所述活塞杆（9）外套接有限位框架（10），所述限位框架（10）安装于上部的所述封闭框架（1）上，所述限位框架（10）上方设置有锁止件（11）且锁止件（11）上贯穿有所述活塞杆（9），所述活塞杆（9）上安装有位移传感器（12），所述封闭框架（1）之间安装有加载杆（13）；所述宏观力学参数反演方法包括如下步骤：S10，首先将样品置于三轴装置内封闭框架（1）的基座和压板（4）之间；S20，在S10中放置好的样品侧壁上包裹橡胶膜（3），并且通过胶黏将采样件（14）分布在橡胶膜（3）上完成样品的安装；S30，控制三轴装置的围压系统，控制三轴装置的加载系统对胶结材料样品进行破坏；S40，通过荷载传感器（8）获取加载过程中加载装置施加给胶结材料样品的偏差应力、平均有效应力、有效应力比，通过测量系统全程获取胶结材料样品在破坏过程中产生的原始声发射时域电信号；S50，提取声发射特征参数声发射事件率，建立平均有效应力、有效应力比和声发射事件率之间的关系；S60，通过最小二乘法对S50中提取的数据进行回归分析后，能够基于声发射事件率实现胶结材料宏观力学参数的反演；所述S40中通过荷载传感器（8）获取加载过程中加载装置施加给胶结材料样品的偏差应力、平均有效应力、有效应力比，包括：根据试验所测偏差应力q与计算而得的平均有效应力p′的比值计算有效应力比qp′；所述S50中提取声发射特征参数声发射事件率，建立平均有效应力、有效应力比和声发射事件率之间的关系，包括：根据偏差应力确定破坏过程中胶结材料试样的偏差应力随时间变化曲线；根据声发射原始信号确定破坏过程中胶结材料试样的声发射事件率随时间变化曲线；根据偏差应力随时间变化曲线和声发射事件率随时间变化曲线建立破坏过程中胶结材料试样的平均有效应力、有效应力比和声发射事件率之间的关系；所述S60中通过最小二乘法对平均有效应力、有效应力比和声发射事件率之间的关系曲线进行回归分析后，能够基于声发射事件率实现胶结材料宏观力学参数的反演，包括：根据最小二乘法对平均有效应力p′和声发射事件率RAE进行回归分析，回归公式为RAE=α1×㏒p′+b1，得到的常数项α1、b1为拟合系数，得到的拟合系数R2为回归方程拟合度的度量值；根据最小二乘法对有效应力比qp′和声发射事件率RAE进行回归分析，回归公式为RAE=α2×㏒（qp′）+b2，得到的常数项α2、b2为拟合系数，得到的拟合系数R2为回归方程拟合度的度量值；拟合系数R2数值大于0.90时，回归公式拟合效果符合要求；根据回归公式，基于所测声发射事件率实现胶结材料宏观力学参数的反演。

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