(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210879814.1 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 煤炭科学研究总院有限公司 地址 100013 北京市朝阳区和平里青年沟 东路5号 (72)发明人 周天白　程健　张晓雨　王广福　 孙闯　田文龙　骆意　石林松　 (74)专利代理 机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11201 专利代理师 孟洋 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 3/32(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于损伤分析的煤岩环向膨胀特征参数确 定方法 (57)摘要 本申请提出了一种基于损伤分析的煤岩环 向膨胀特征参数确定方法， 涉及煤岩检测技术领 域， 该方法包括： 获取待检测煤岩的第一样本和 第二样本； 对第一样本进行轴向压缩实验， 获取 应力峰值； 基于应力峰值确定多个循环加卸载轴 向应力测试值， 并基于多个循环加卸载轴向应力 测试值对第二样本进行循环加卸载 实验， 获取轴 向应变值和煤岩损伤； 基于煤岩损伤确定每个循 环加卸载轴向应力测试值对应的环向膨胀系数， 并基于轴向应变值和环向膨胀系数确定环向膨 胀特征参数。 通过轴向实验计算待测煤岩环向膨 胀系数， 并以此确定环向膨胀特征参数， 相较于 传统方法对煤岩环向膨胀的定性 分析， 本申请为 煤岩环向膨胀效应的定量描述提供了参数标准 和计算方法。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 114935508 A 2022.08.23 CN 114935508 A 1.一种基于损伤分析的煤岩环向膨胀特 征参数确定方法， 其特 征在于， 包括： 获取待检测煤岩的第一样本和第二样本； 对所述第一样本进行轴向压缩实验， 以获取 所述第一样本的应力峰值； 基于所述应力峰值确定多个循环加卸载轴向应力测试值， 并基于多个所述循环加卸载 轴向应力测试值对所述第二样本进行循环加卸载实验， 以获取每个所述循环加卸载轴向应 力测试值对应的轴向应变值， 同时获取每个所述循环加卸载轴向应力测试值对应的煤岩损 伤； 基于所述煤岩损伤确定每个所述循环加卸载轴向应力测试值对应的环向膨胀系数， 并 基于所述轴向应 变值和所述环向膨胀系数确定所述待检测煤岩的环向膨胀特 征参数。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述轴向应变值和所述环向膨胀 系数确定所述待检测煤岩的环向膨胀特 征参数， 包括： 基于所述环向膨胀系数和所述轴向应 变值生成环向膨胀系数 ‑轴向应变曲线； 基于所述环向膨胀系数 ‑轴向应变曲线确定所述待测煤岩的初始膨胀系数、 极限膨胀 系数、 初始膨胀应 变和残余 膨胀应变。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述环向膨胀系数 ‑轴向应变曲 线确定所述待测煤岩的初始膨胀系数、 极限膨胀系数、 初始膨胀应变和残余膨胀应变， 包 括： 确定所述环向膨胀系数 ‑轴向应变曲线的初始阶段、 加速膨胀阶段和残余阶段； 确定所述初始阶段和所述加速膨胀阶段临界点的环向膨胀系数为所述初始膨胀系数， 确定所述初始阶段和所述加速膨胀阶段 临界点的轴向应变为所述初始膨胀应变， 确定所述 加速膨胀阶段和所述残余阶段临界点的环向膨胀系数为所述极限膨胀系数， 确定所述加速 膨胀阶段和所述残余阶段临界点的轴向应 变为所述极限膨胀应 变。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述获取每个所述循环加卸载轴向应力测 试值对应的煤岩损伤， 包括： 获取每个所述循环加卸载轴向应力测试值对应的所述第二样本的损伤弹性模量； 基于所述损伤弹性模量确定每个所述循环加卸载轴向应力测试值对应的所述煤岩损 伤。 5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述损伤弹性模量确定每个所述 循环加卸载轴向应力测试值对应的所述煤岩损伤， 包括： 获取所述第二样本的初始弹性模量和弹性模量损失系数； 基于所述初始弹性模量、 所述损伤弹性模量和所述弹性模量损失系数确定 煤岩损伤； 计算所述煤岩损伤的公式为： D=(1‑E/E0)/α 其中， 所述D为所述煤岩损伤， 所述α为所述弹性模量损失系数， 所述E为所述损伤弹性 模量， 所述E0为所述初始弹性模量。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特 征在于， 所述弹性模量损失系数的获取 方法， 包括： 获取所述第二样本基于所述循环加卸载实验在残余阶段 下的残余弹性模量； 基于所述残余弹性模量和所述初始弹性模量确定所述弹性模量损失系数； 计算所述弹性模量损失系数的公式为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114935508 A 2α = (E0‑  Er)/ E0 其中， 所述E0为所述初始弹性模量， 所述Er为所述残余弹性模量， 所述α 为所述弹性模量 损失系数。 7.根据权利要求1 ‑6中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述煤岩损伤确定每 个所述循环加卸载轴向应力测试值对应的环向膨胀系数， 包括： 获取所述待检测煤岩的标准泊松比、 材料参数和围压值影响系数， 以及获取所述循环 加卸载实验的设定围压值； 基于所述标准泊松比、 所述材料参数、 所述煤岩损伤、 所述围压值影响系数和所述设定 围压值确定每 个所述循环加卸载轴向应力测试值对应的所述环向膨胀系数； 计算所述环向膨胀系数的公式为： μ= μ0+(h‑g*σ3) *D 其中， 所述 μ0为所述标准泊松比， 所述h为所述材料参数， 所述g为所述围压影响系数， 所 述D为所述煤岩损伤， 所述μ为所述环 向膨胀系数， 所述σ3为所述循环加卸载实验的设定围 压值。 8.一种基于损伤分析的煤岩环向膨胀特 征参数确定装置， 其特 征在于， 包括： 获取模块， 用于获取待检测煤岩的第一样本和第二样本； 第一实验模块， 用于对所述第一样本进行轴向压缩实验， 以获取所述第一样本的应力 峰值； 第二实验模块， 用于基于所述应力峰值确定多个循环加卸载轴向应力测试值， 并基于 多个所述循环加卸载轴向应力测试值对所述第二样本进行循环加卸载实验， 以获取每个所 述循环加卸载轴向应力测试值对应的轴向应变值， 同时获取每个所述循环加卸载轴向应力 测试值对应的煤岩损伤； 处理模块， 用于基于所述煤岩损伤确定每个所述循环加卸载轴向应力测试值对应的环 向膨胀系数， 并基于所述轴向应变值和所述环向膨胀系数确定所述待检测煤岩的环向膨胀 特征参数。 9.一种电子设备， 其特 征在于， 包括存 储器、 处理器； 其中， 所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与 所述可执行 程序代码对应的程序， 以用于实现如权利要求1 ‑7中任一项所述的方法。 10.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 该程序被处理器 执行时实现如权利要求1 ‑7中任一项所述的方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114935508 A 3