煤岩体静动载应力流的测量方法及装置、电子设备与流程

本公开涉及数据处理，尤其涉及一种煤岩体静动载应力流的测量方法及装置、电子设备。

背景技术：

1、近年来，随着煤炭开采技术和装备不断升级，以及近地表浅埋煤层煤炭资源的大量开发和煤炭资源开发战略的调整，煤矿开采已逐渐转入深部开采。而深部开采环境下，煤岩体天然应力场受开采影响复杂多变，应力变化情况不明，缺少能够在时空上连续反映应力与破裂结构关系的精细化手段，给冲击地压精准识别和安全预警造成困扰。

2、目前以钻孔应力计和微震监测为代表的应力测量设备可以监测煤岩体的应力，但是现有技术中煤岩体应力的测量方法，测量精度误差比较大，钻孔应力计的测量在时空上无法连续；微震光纤传感器捕捉岩体破裂震动信号技术，对应力场的反演受计算模型和复杂地质条件影响，其可靠性和准确性受到限制，无法准确表述应力的时空变化情况。

3、因此，如何可靠且准确的测量煤岩体静动载应力流，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本公开提供了一种煤岩体静动载应力流的测量方法及装置、电子设备。其主要目的在于解决如何可靠且准确的测量煤岩体静动载应力流的问题。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种煤岩体静动载应力流的测量方法，其中，包括：

3、获取待测量煤岩体的煤岩体应力流特征以及煤岩体地应力场分布特征；其中，所述煤岩体应力流特征通过预设煤岩体砌筑模型进行单轴加卸载试验得到，所述煤岩体地应力场分布特征通过预设煤岩体相似模型进行双轴加卸载试验得到；

4、根据所述煤岩体应力流特征以及所述煤岩体地应力场分布特征进行应力流计算处理，得到所述待测量煤岩体的静载应力流矢量以及动载应力流矢量；

5、根据所述动载应力流矢量进行数据计算处理，得到所述动载应力流矢量的外包络面，并根据所述外包络面确定动载应力流线；

6、根据所述静载应力流矢量确定所述待测量煤岩体的煤岩体静载应力流，以及根据所述动载应力流线确定所述待测量煤岩体的煤岩体动载应力流。

7、可选的，所述获取待测量煤岩体的煤岩体应力流特征以及煤岩体地应力场分布特征包括：

8、通过所述预设煤岩体砌筑模型进行单轴加卸载试验处理，得到所述煤岩体应力流特征；其中，所述预设煤岩体砌筑模型为预先构建的模拟所述待测量煤岩体的结构特征的模型；

9、通过所述预设煤岩体相似模型进行双轴加卸载试验处理，得到所述煤岩体地应力场分布特征；其中，所述预设煤岩体相似模型为预先构建的模拟所述待测量煤岩体的材料特征的模型。

10、可选的，所述通过所述预设煤岩体砌筑模型进行单轴加卸载试验处理，得到所述煤岩体应力流特征包括：

11、获取第一应变数据；其中，所述第一应变数据为在所述单轴加卸载试验的过程中，通过模拟所述待测量煤岩体的岩层自重应力以及模拟所述待测量煤岩体的巷道支承力所得到的数据；

12、获取第二应变数据；其中，所述第二应变数据为在所述单轴加卸载试验的过程中，通过模拟所述待测量煤岩体中不同埋深巷道的地应力环境所得到的数据；

13、根据所述第一应变数据进行数据计算处理，得到所述待测量煤岩体的岩体初始地应力场，并根据所述岩体初始地应力场进行数据分析处理，得到所述待测量煤岩体的地应力梯度区分布规律；

14、根据所述第二应变数据进行数据分析处理，得到所述待测量煤岩体的岩体内部应力场变化数据，并根据所述地应力梯度区分布规律以及所述岩体内部应力场变化数据进行数据分析处理，得到所述煤岩体应力流特征。

15、可选的，所述通过所述预设煤岩体相似模型进行双轴加卸载试验处理，得到所述煤岩体地应力场分布特征包括：

16、获取第三应变数据；其中，所述第三应变数据为在所述双轴加卸载试验过程中，通过对所述预设煤岩体相似模型施加预设荷载总值的载荷后，所得到的数据；

17、根据所述第三应变数据进行数据分析处理，得到所述预设煤岩体相似模型对应的应力演化规律；

18、通过预设相似比对所述应力演化规律进行数据计算处理，得到所述煤岩体地应力场分布特征，其中，所述预设相似比为所述待测量煤岩体与所述预设煤岩体相似模型之间的比例尺。

19、可选的，所述获取第一应变数据包括：

20、通过第一预设压力设备对所述预设煤岩体砌筑模型施加第一预设压力值的压力，以及通过第二预设压力设备对所述预设煤岩体砌筑模型的巷道施加第二预设压力值的支持力，得到第一应变后的预设煤岩体砌筑模型；

21、读取所述第一应变后的预设煤岩体砌筑模型中的预设测量设备的数据，得到所述第一应变数据。

22、可选的，所述获取第二应变数据包括：

23、通过所述第一预设压力设备，根据第一施加梯度对所述预设煤岩体砌筑模型施加压力，以及通过所述第二预设压力设备，根据第二施加梯度对所述预设煤岩体砌筑模型的巷道施加支持力，得到第二应变后的预设煤岩体砌筑模型；

24、读取所述第二应变后的预设煤岩体砌筑模型中的所述预设测量设备的数据，得到所述第二应变数据。

25、可选的，所述获取第三应变数据包括：

26、通过所述第三预设压力设备，根据预设载荷施加方式对所述预设煤岩体相似模型施加预设荷载总值的压力，得到应变后的预设煤岩体相似模型；其中，所述预设荷载总值通过所述预设相似比以及所述待测量煤岩体的荷载总值进行数据计算得到；

27、读取所述应变后的预设煤岩体相似模型中的预设测量设备的数据，得到所述第三应变数据。

28、可选的，在根据所述静载应力流矢量确定所述待测量煤岩体的煤岩体静载应力流，以及根据所述动载应力流线确定所述待测量煤岩体的煤岩体动载应力流之后，所述方法还包括：

29、获取所述预设煤岩体砌筑模型在所述单轴加卸载试验过程中的第一图像数据，以及所述预设煤岩体相似模型在所述双轴加卸载试验过程中的第二图像数据；

30、根据所述第一图像数据、所述第二图像数据、所述煤岩体静载应力流以及所述煤岩体动载应力流进行数据分析处理，得到所述待测量煤岩体的应变与所述煤岩体静载应力流和/或所述煤岩体动载应力流之间的相关性。

31、根据本公开的第二方面，提供了一种煤岩体静动载应力流的测量装置，包括：

32、第一获取单元，用于获取待测量煤岩体的煤岩体应力流特征以及煤岩体地应力场分布特征；其中，所述煤岩体应力流特征通过预设煤岩体砌筑模型进行单轴加卸载试验得到，所述煤岩体地应力场分布特征通过预设煤岩体相似模型进行双轴加卸载试验得到；

33、计算单元，用于根据所述煤岩体应力流特征以及所述煤岩体地应力场分布特征进行应力流计算处理，得到所述待测量煤岩体的静载应力流矢量以及动载应力流矢量；

34、所述计算单元还用于，根据所述动载应力流矢量进行数据计算处理，得到所述动载应力流矢量的外包络面，并根据所述外包络面确定动载应力流线；

35、确定单元，用于根据所述静载应力流矢量确定所述待测量煤岩体的煤岩体静载应力流，以及根据所述动载应力流线确定所述待测量煤岩体的煤岩体动载应力流。

36、可选的，所述第一获取单元包括：

37、第一处理模块，用于通过所述预设煤岩体砌筑模型进行单轴加卸载试验处理，得到所述煤岩体应力流特征；其中，所述预设煤岩体砌筑模型为预先构建的模拟所述待测量煤岩体的结构特征的模型；

38、第二处理模块，用于通过所述预设煤岩体相似模型进行双轴加卸载试验处理，得到所述煤岩体地应力场分布特征；其中，所述预设煤岩体相似模型为预先构建的模拟所述待测量煤岩体的材料特征的模型。

39、可选的，所述第一处理模块还用于：

40、获取第一应变数据；其中，所述第一应变数据为在所述单轴加卸载试验的过程中，通过模拟所述待测量煤岩体的岩层自重应力以及模拟所述待测量煤岩体的巷道支承力所得到的数据；

41、获取第二应变数据；其中，所述第二应变数据为在所述单轴加卸载试验的过程中，通过模拟所述待测量煤岩体中不同埋深巷道的地应力环境所得到的数据；

42、根据所述第一应变数据进行数据计算处理，得到所述待测量煤岩体的岩体初始地应力场，并根据所述岩体初始地应力场进行数据分析处理，得到所述待测量煤岩体的地应力梯度区分布规律；

43、根据所述第二应变数据进行数据分析处理，得到所述待测量煤岩体的岩体内部应力场变化数据，并根据所述地应力梯度区分布规律以及所述岩体内部应力场变化数据进行数据分析处理，得到所述煤岩体应力流特征。

44、可选的，所述第二处理模块还用于：

45、获取第三应变数据；其中，所述第三应变数据为在所述双轴加卸载试验过程中，通过对所述预设煤岩体相似模型施加预设荷载总值的载荷后，所得到的数据；

46、根据所述第三应变数据进行数据分析处理，得到所述预设煤岩体相似模型对应的应力演化规律；

47、通过预设相似比对所述应力演化规律进行数据计算处理，得到所述煤岩体地应力场分布特征，其中，所述预设相似比为所述待测量煤岩体与所述预设煤岩体相似模型之间的比例尺。

48、可选的，所述第一处理模块还用于：

49、通过第一预设压力设备对所述预设煤岩体砌筑模型施加第一预设压力值的压力，以及通过第二预设压力设备对所述预设煤岩体砌筑模型的巷道施加第二预设压力值的支持力，得到第一应变后的预设煤岩体砌筑模型；

50、读取所述第一应变后的预设煤岩体砌筑模型中的预设测量设备的数据，得到所述第一应变数据。

51、可选的，所述第一处理模块还用于：

52、通过所述第一预设压力设备，根据第一施加梯度对所述预设煤岩体砌筑模型施加压力，以及通过所述第二预设压力设备，根据第二施加梯度对所述预设煤岩体砌筑模型的巷道施加支持力，得到第二应变后的预设煤岩体砌筑模型；

53、读取所述第二应变后的预设煤岩体砌筑模型中的所述预设测量设备的数据，得到所述第二应变数据。

54、可选的，所述第二处理模块还用于：

55、通过所述第三预设压力设备，根据预设载荷施加方式对所述预设煤岩体相似模型施加预设荷载总值的压力，得到应变后的预设煤岩体相似模型；其中，所述预设荷载总值通过所述预设相似比以及所述待测量煤岩体的荷载总值进行数据计算得到；

56、读取所述应变后的预设煤岩体相似模型中的预设测量设备的数据，得到所述第三应变数据。

57、可选的，所述装置还包括：

58、第二获取单元，用于获取所述预设煤岩体砌筑模型在所述单轴加卸载试验过程中的第一图像数据，以及所述预设煤岩体相似模型在所述双轴加卸载试验过程中的第二图像数据；

59、分析单元，用于根据所述第一图像数据、所述第二图像数据、所述煤岩体静载应力流以及所述煤岩体动载应力流进行数据分析处理，得到所述待测量煤岩体的应变与所述煤岩体静载应力流和/或所述煤岩体动载应力流之间的相关性。

60、根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：

61、至少一个处理器；以及

62、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

63、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行前述第一方面所述的方法。

64、根据本公开的第四方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行前述第一方面所述的方法。

65、根据本公开的第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现如前述第一方面所述的方法。

66、本公开提供的煤岩体静动载应力流的测量方法及装置、电子设备，获取待测量煤岩体的煤岩体应力流特征以及煤岩体地应力场分布特征；其中，所述煤岩体应力流特征通过预设煤岩体砌筑模型进行单轴加卸载试验得到，所述煤岩体地应力场分布特征通过预设煤岩体相似模型进行双轴加卸载试验得到；根据所述煤岩体应力流特征以及所述煤岩体地应力场分布特征进行应力流计算处理，得到所述待测量煤岩体的静载应力流矢量以及动载应力流矢量；根据所述动载应力流矢量进行数据计算处理，得到所述动载应力流矢量的外包络面，并根据所述外包络面确定动载应力流线；根据所述静载应力流矢量确定所述待测量煤岩体的煤岩体静载应力流，以及根据所述动载应力流线确定所述待测量煤岩体的煤岩体动载应力流。与相关技术相比，本公开实施例通过单轴压缩试验和相似模拟试验测量获取应力应变数据后，通过应力流张量表征理论计算了应力梯度场和应力流矢量，揭示了采动静载应力下煤岩体应力流特征，能够可靠且准确的测量煤岩体静动载应力流。

67、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本技术的范围。本技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。