真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制方法及系统与流程

本发明涉及岩石力学试验机控制，尤其涉及一种真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制方法及系统。

背景技术：

1、岩石全应力应变曲线是一种用来表示材料在外力或外因作用下，应力随应变变化的特征曲线，能够表征岩石从开始受力变形到最终失去承载能力的整个过程，对于了解岩石的力学特性具有重要意义。岩石全应力应变曲线可以通过岩石力学试验机进行岩石力学试验得到，以岩石峰值强度为界，岩石全应力应变曲线可以分为峰前曲线和峰后曲线。在实际应用中，在进行真三轴面扰动试验时，容易产生岩石力学试验机控制精度下降、无法得到蜂后曲线等问题，影响了对岩石峰后特性的分析。

2、现有技术中，公开号为cn110928181a的专利提供了一种真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制方法，该专利通过对岩石受到真三轴面扰动作用过程中的扰动力幅值、扰动力频率等参数进行检测和分析，从而动态优化pid控制参数并动态优化pid控制参数预测模型，提高了pid控制参数预测的精度、效率及面扰动试验的成功率。但是，这种方式既没有考虑到受力过程中岩石内部不同位置结构变化引起的含水量变化，也没有考虑到真三轴面扰动下各轴面之间的相互关联影响程度，导致最终得到的参数预测结果不够精确，影响了对真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程的控制效果。

3、有鉴于此，有必要设计一种改进的真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制方法及系统，以解决上述问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制方法及系统，通过对岩石进行内部区域的细划分，更加全面地对岩石内部结构的变化规律进行统计，规避仅针对单一性特征信息进行检测和分析所造成的误差，提高数据检测和分析的精确度。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制方法，包括如下步骤：

3、获取目标岩石，对所述目标岩石进行面区域划分；在每个面区域内，根据施力方向的不同将面区域划分为垂直覆盖区域、第一分力覆盖区域和第二分力覆盖区域；

4、根据预设的施力阈值集，统计所述第一分力覆盖区域的第一分作用变化差异值以及所述第二分力覆盖区域的第二分作用变化差异值；

5、对所述垂直覆盖区域内施力前后的岩内特征信息进行比对，得到第一比对结果集；根据所述第一比对结果集提取第一影响关联系数；

6、根据所述第一分作用变化差异值，提取所述第一分力覆盖区域内特征信息之间变化的第二影响关联系数；根据所述第二分作用变化差异值，提取所述第二分力覆盖区域内特征信息之间变化的第三影响关联系数；

7、根据所述第一影响关联系数、第二影响关联系数和第三影响关联系数，计算综合调控值；根据所述综合调控值输出综合调控值数据集，并对控制参数预测模型进行训练；利用训练后的控制参数预测模型输出控制参数预测数据，用于对真三轴面扰动下的硬岩峰后破坏过程进行控制。

8、作为本发明的进一步改进，所述垂直覆盖区域内受到的施力方向垂直于岩心；所述第一分力覆盖区域和所述第二分力覆盖区域受到的施力方向不垂直于岩心，且与对应的接触面直线方向形成夹角；所述对应的接触面直线方向为所述第一分力覆盖区域和所述第二分力覆盖区域所在的面区域与相邻的面区域之间的接触面所形成的直线方向。

9、作为本发明的进一步改进，对所述目标岩石进行面区域划分的步骤包括：

10、将所述目标岩石在真三轴面扰动作用下的三个轴面对应划分为三个面区域，并得到三面区域集。

11、作为本发明的进一步改进，将力覆盖区域划分为垂直覆盖区域、第一分力覆盖区域和第二分力覆盖区域的步骤包括：

12、采集所述三面区域集中每一个面区域在受到真三轴面扰动作用前的原始岩内特征信息，得到原始岩内特征信息集；

13、根据所述原始岩内特征信息集，提取出所述三面区域集中每一个面区域内受到的施力方向垂直于岩心的区域，作为垂直覆盖区域；

14、统计所述三面区域集内每两个相邻的面区域之间的接触面形成的直线方向，得到接触面直线方向集；

15、根据所述接触面直线方向集和所述原始岩内特征信息集，提取出所述三面区域集中每一个面区域内受到的施力方向不垂直于岩心且与对应的接触面直线方向形成夹角的区域，并将其中靠近第一相邻面区域的划分为第一分力覆盖区域，将靠近第二相邻面区域的划分为第二分力覆盖区域。

16、作为本发明的进一步改进，所述第一分作用变化值和所述第二分作用变化值的统计方法相同；其中，统计所述第一分作用变化值的步骤包括：

17、根据所述施力阈值集，统计所述第一分力覆盖区域的受力特征信息，得到第一分受力特征信息；

18、根据所述第一分受力特征信息，统计与所述第一分力覆盖区域相邻的面区域内对应的分受力特征信息与所述第一分受力特征信息的综合受力结果，得到第一综合受力结果；

19、根据所述第一分受力特征信息，统计所述第一分力覆盖区域与相邻的面区域之间的接触面积，得到第一接触面积；

20、将所述第一综合受力结果和所述第一接触面积的组合作为所述第一分作用变化差异值。

21、作为本发明的进一步改进，根据所述第一比对结果集提取第一影响关联系数的步骤包括：

22、从所述第一比对结果集中提取出岩石内部结构裂缝变化差异值和不同位置区域的含水量变化差异值，得到第一特征变化差异值；

23、从所述第一比对结果集中提取出岩石原始特征数据值和岩石受到真三面扰动作用后得到的新特征数据值之间的差异值，得到第一参数变化差异值；

24、提取所述第一特征变化差异值和所述第一参数变化差异值之间的影响关联系数，得到第一影响关联系数。

25、作为本发明的进一步改进，所述第二影响关联系数和所述第三影响关联系数的提取方法相同；其中，提取第二影响关联系数的步骤包括：

26、根据所述施力阈值集对岩石施加应变力，并采集施力后所述第一分力覆盖区域的岩内特征信息，输出第二新岩内特征信息集；

27、将所述第二新岩内特征信息集与所述原始岩内特征信息集进行一一比对，并求差异值，得到第二特征变化差异值；

28、提取所述第二特征变化差异值和所述第一分作用变化差异值之间的影响关联系数，得到第二影响关联系数。

29、作为本发明的进一步改进，计算所述综合调控值的步骤包括：

30、根据所述第一影响关联系数、第二影响关联系数、第三影响关联系数分别预测施力阈值集的第一所需调控值、第二所需调控值和第三所需调控值；

31、将所述第一所需调控值、第二所需调控值和第三所需调控值取平均值，得到综合调控值。

32、作为本发明的进一步改进，所述控制参数预测模型采用所述原始岩内特征信息集、所述施力阈值集和所述综合调控值数据集进行训练。

33、为实现上述目的，本发明还提供了一种真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制系统，包括：

34、区域划分单元：用于对目标岩石进行面区域划分，并将每个面区域划分为垂直覆盖区域、第一分力覆盖区域和第二分力覆盖区域；

35、变动差异统计单元：用于统计所述第一分力覆盖区域的第一分作用变化差异值以及所述第二分力覆盖区域的第二分作用变化差异值；

36、关联系数提取单元一：用于对所述垂直覆盖区域内施力前后的岩内特征信息进行比对，并提取第一影响关联系数；

37、关联系数提取单元二：用于提取所述第一分力覆盖区域内特征信息之间变化的第二影响关联系数以及所述第二分力覆盖区域内特征信息之间变化的第三影响关联系数；

38、调控参数预测单元：用于计算综合调控值，对控制参数预测模型进行训练；并利用训练后的控制参数预测模型输出控制参数预测数据，对真三轴面扰动下的硬岩峰后破坏过程进行控制。

39、本发明的有益效果是：

40、本发明提供的真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制方法及系统，通过将岩石进行三面区域的划分，并根据施力方向的不同将每个面区域进一步细划分为垂直覆盖区域、第一分力覆盖区域和第二分力覆盖区域，便于对真三轴面扰动作用下的每一个轴面所对应的岩石内部不同位置区域的特征信息的变化状况进行检测和区别性分析，从而较为全面地对整体岩石内部结构的变化规律进行统计，提高数据检测和分析的精确度。

41、在此基础上，本发明通过进一步对垂直覆盖区域、第一分力覆盖区域和第二分力覆盖区域内的特征信息变化状况进行区别性的分析，分别获得第一、第二、第三影响关联系数，最后再进行综合性处理，获得综合调控值，有效规避了传统技术中仅仅对单一性特征信息进行检测和分析所造成的较大误差，同时解决了传统方式未对数据资源进行充分利用的问题。基于本发明提供的方法获得的控制参数预测模型能够预测出最优的控制参数，以实现对真三轴面扰动下的硬岩峰后破坏过程的精准控制，并提高硬岩峰后破坏过程控制的工作效率。

技术特征：

1.一种真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制方法，其特征在于：所述垂直覆盖区域内受到的施力方向垂直于岩心；所述第一分力覆盖区域和所述第二分力覆盖区域受到的施力方向不垂直于岩心，且与对应的接触面直线方向形成夹角；所述对应的接触面直线方向为所述第一分力覆盖区域和所述第二分力覆盖区域所在的面区域与相邻的面区域之间的接触面所形成的直线方向。

3.根据权利要求1所述的真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制方法，其特征在于：对所述目标岩石进行面区域划分的步骤包括：

4.根据权利要求3所述的真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制方法，其特征在于：将力覆盖区域划分为垂直覆盖区域、第一分力覆盖区域和第二分力覆盖区域的步骤包括：

5.根据权利要求1所述的真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制方法，其特征在于：所述第一分作用变化值和所述第二分作用变化值的统计方法相同；其中，统计所述第一分作用变化值的步骤包括：

6.根据权利要求1所述的真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制方法，其特征在于：根据所述第一比对结果集提取第一影响关联系数的步骤包括：

7.根据权利要求4所述的真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制方法，其特征在于：所述第二影响关联系数和所述第三影响关联系数的提取方法相同；其中，提取第二影响关联系数的步骤包括：

8.根据权利要求1所述的真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制方法，其特征在于：计算所述综合调控值的步骤包括：

9.根据权利要求4所述的真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制方法，其特征在于：所述控制参数预测模型采用所述原始岩内特征信息集、所述施力阈值集和所述综合调控值数据集进行训练。

10.一种真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制系统，其特征在于，用于实现权利要求1～9中任一项权利要求所述的真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制方法，包括：

技术总结
本发明提供了一种真三轴面扰动下硬岩峰后破坏过程智能控制方法及系统，通过对目标岩石进行面区域划分，并根据施力方向将各面区域划分为垂直覆盖区域、第一分力覆盖区域和第二分力覆盖区域，然后分别对各区域内的特征信息变化状况进行区别性的分析，分别获得第一影响关联系数、第二影响关联系数和第三影响关联系数，最后再根据各影响关联系数综合计算出综合调控值，用于训练控制参数预测模型，以便预测出最优的控制参数，用于对目标岩石在真三轴面扰动下的硬岩峰后破坏过程进行有效控制。通过上述方式，本发明能够充分利用数据资源对岩石内部结构的变化规律进行全面统计，避免了仅分析单一特征信息所造成的误差，提高了数据检测和分析的精确度。

技术研发人员：刘洋,刘焕新,彭超,刘兴全,吴钦正,李桂林
受保护的技术使用者：山东黄金矿业科技有限公司深井开采实验室分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5