1.本发明涉及矿山采空区围岩破坏的预警，具体涉及一种易泥化矿岩失稳突变的预警方法。
背景技术：2.随着地表浅部矿产资源的日益匮乏，矿山开采逐步向深部开采。然而，深部开采所面临的复杂地质条件，如高地热、高地压、环境潮湿和含水量大等使部分深部井下矿岩出现吸水后易泥化、力学性能劣化和软化突变破坏的现象，导致采空区围岩变形和破坏，危害矿山开采的人员生命和财产安全。目前易泥化矿岩失稳时的预警方法主要分三类：宏观破坏特征、变形力学机制和数值模拟分析，其中依靠宏观破坏特征预警主要为易泥化矿岩巷道的顶板下沉、底板上鼓和两边严重变形，这种方法适用于一定深度的井下巷道，而对于非巷道的情况则并不适用。变形力学机制预警主要是通过室内试验岩样的物理力学参数突变处定义预警点进行预警，例如弹性模量、应力、应变、泊松比和变形模量等，其缺点是具有较大的个体差异性。数值模拟分析在岩石材料的预警中使用广泛，主要是针对岩样受载时的应力场、位移场和塑性区分布进行模拟分析，从而确定其预警特征，但很难模拟复杂的真实地质情况，具有一定的片面性。
3.矿山开采过程中矿岩破坏前兆特征的确定对于矿岩的失稳突变预警防治非常重要，同时矿岩的损伤演化、应变变化和失稳破坏必然伴随着能量变化，而且能量变化贯穿矿岩破坏的全过程，是其内部损伤的量化表现。因此，单从能量角度分析矿岩的突变破坏特征具有一定的片面性；矿岩内部的不均质性和不连续性导致其损伤和破坏呈多角度、随机的变化特征，突变理论因能较好地描述物体变化的突变性和不连续性。但是将突变理论与能量结合用于监测易泥化矿岩失稳突变破坏的预警方法目前鲜有报道。
技术实现要素：4.针对上述现有技术的不足，本发明提供一种通过建立易泥化矿岩内部能量与应变、尖点突变模型的耦合关系，能够全面、快速、准确地预测易泥化矿岩的失稳突变破坏，为矿山开采的易泥化矿岩失稳突变预警防治提供科学参考依据。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种易泥化矿岩失稳突变的预警方法，包括以下步骤：
7.步骤一、制作矿岩试件，所述矿岩试件包括易泥化矿岩试件和未明显泥化矿岩试件；
8.步骤二、对步骤一所述的矿岩试件分别进行单轴压缩条件下的声发射试验，并获得各矿岩试件的位移、载荷和声发射参数数值；
9.步骤三、计算并分析易泥化矿岩弹性应变能曲线演化的突变特征；
10.步骤四、构建弹性应变能应变序列的易泥化矿岩失稳突变预警模型，具体过程如下：
11.外力对岩石做的总功可以通过微积分计算应力-应变曲线与应变轴围成的面积得到，输入的岩石内部的总能量包括弹性应变能和耗散能：
12.u＝ue+udꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
13.式中，u为压力机输入岩石内部的总能量，单位为j；ue为试样内部的弹性应变能，单位为j；ud为累积耗散能，单位为j；分别根据下式计算得出：
14.总能量：
[0015][0016]
式中：σi为第i时刻试样承受的应力，单位为mpa，εi为第i时刻试样产生的应变；
[0017]
弹性应变能：
[0018][0019]
累积耗散能：
[0020]
ud＝u-ueꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0021]
式中：σi为第i时刻试样承受的应力，单位为mpa；v为试样体积，单位为mm3；ee为试件弹性模量，单位为mpa；
[0022]
引入尖点突变模型包含的3个函数方程分别为：
[0023]
标准势函数方程v(x)为：
[0024]
v(x)＝x4+ux2+zx
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0025]
式中：u和z为控制变量，x为状态变量；
[0026]
平衡曲面方程v
′
(x)为：
[0027]v′
(x)＝4x3+2ux+z
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0028]
奇点集方程v
″
(x)为：
[0029]v″
(x)＝12x2+2u
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0030]
其中平衡曲面方程和奇点集方程需要满足等于0，将式(6)和式(7)联立可得分歧集方程为：
[0031]
δ＝8u3+27z2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0032]
其中δ》0时表明易泥化矿岩处于稳定状态，δ《0时易泥化矿岩处于非稳定状态，δ＝0时易泥化矿岩处于临界状态。
[0033]
进一步地，步骤四中定义突变区间、预警点和预警区间，并使用声发射参数的前兆特征验证，假设弹性应变能ue与应变ε的映射关系为fe(ε)，通过泰勒公式展开并保留至4次项，可得：
[0034][0035]
式中：ε0为某特定点处的应变值，设且当应变ε0＝0时，k0＝0，可将式 (9)转换为：
[0036]
fe(ε)＝k1ε+k2ε2+k3ε3+k4ε4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0037]
式中：kj(j＝1,2,3,4)可由最小二乘法近似计算得出，令将式(10)转换为尖点突变模型的标准势函数形式，第一步：
[0038][0039]
第二步，将不带x的常数项舍去，并使x4的系数为1，可得：
[0040][0041]
结合式(5)、式(8)和式(12)可得分歧集方程δ的表达式为：
[0042][0043]
根据单轴压缩下易泥化矿岩的弹性应变能序列fe(ε)，将其代入式(10)中进行最小二乘计算，可以得到弹性应变能与应变关系的近似解析式：
[0044][0045]
式中：f
ed
(ε)为易泥化矿岩弹性应变能序列，f
en
(ε)为未明显泥化矿岩弹性应变能序列，将求解得出的代入可得分歧集方程δ的解析式分别为：
[0046][0047]
根据式(15)求得不同应变对应的δ值，将δ值正负号改变处的最小应变区间定义为突变区间ⅰ；将δ的极大值点对应的应变点称为预警点，预警区间ⅱ为δ的极大值点左右0.5％δ区间所对应的应变区间；δ值进一步量化判断易泥化矿岩的突变状态。
[0048]
进一步地，步骤一中所述的易泥化矿岩试件尺寸是高为100mm，直径为50mm的标准圆柱体岩石。
[0049]
进一步地，步骤二中所述声发射试验采用加载应变试验，加载速率为0.005mm/s，试件破坏时停止加载，声发射的采样门槛值为50db，前置放大器增益为45db，采样率为3msps。
[0050]
进一步地，步骤三中所述易泥化矿岩弹性应变能曲线演化的突变特征包括：易泥化矿岩弹性应变能曲线峰值前分为初始能量耗散阶段和弹性应变能积蓄阶段；易泥化矿岩弹性应变能曲线峰值后的能量演化分为“阶梯状”和“断崖状”，通过能量曲线突变点数量判定。
[0051]
本发明的有益效果：
[0052]
本发明通对易泥化矿岩的总能量、弹性应变能和耗散能曲线分析其突变特征，建立矿岩内部能量与应变、尖点突变模型的耦合关系，将突变与能量结合监测易泥化矿岩失稳突变破，全面模拟复杂的真实地质情况，快速、准确地预测易泥化矿岩的失稳突变破坏；
根据分歧集δ的大小定义单轴压缩下易泥化矿岩的突变区间、预警点和预警区间，分歧集δ值的正负号改变处为易泥化矿岩的突变区间，分歧集δ值的极大值处为预警点，极大值左右0.5％δ的区间为预警区间，δ值进一步量化判断易泥化矿岩的突变状态；通过声发射参数的前兆特征验证了该预警模型的合理性和准确性；本发明的方法能快速、准确地预测易泥化矿岩的失稳突变破坏，为矿山开采的矿岩失稳突变预警防治提供科学参考依据。
附图说明
[0053]
图1为本发明实施例易泥化矿岩试件的应力-应变关系图；
[0054]
图2a为本发明实施例易泥化矿岩试件a的应力-能量-应变关系图；
[0055]
图2b为本发明实施例易泥化矿岩试件b的应力-能量-应变关系图；
[0056]
图2c为本发明实施例易泥化矿岩试件c的应力-能量-应变关系图；
[0057]
图3为本发明实施例易泥化矿岩的尖点突变模型各方程关系示意图；
[0058]
图4a为本发明实施例易泥化矿岩试件a的失稳突变预警示意图；
[0059]
图4b为本发明实施例易泥化矿岩试件b的失稳突变预警示意图；
[0060]
图4c为本发明实施例易泥化矿岩试件c的失稳突变预警示意图；
[0061]
图4d为本发明实施例未明显泥化矿岩试件的失稳突变预警示意图；
[0062]
图5a为本发明实施例易泥化矿岩试件a的声发射振铃计数率检验图；
[0063]
图5b为本发明实施例未明显泥化矿岩试件的声发射振铃计数率检验图；
[0064]
图6a为本发明实施例易泥化矿岩试件a的声发射能率检验图；
[0065]
图6b为本发明实施例未明显泥化矿岩试件的声发射能率检验图。
具体实施方式
[0066]
一种易泥化矿岩失稳突变的预警方法，包括以下步骤：
[0067]
步骤一、制作矿岩试件，所述矿岩试件包括易泥化矿岩试件a、b、c和未明显泥化矿岩试件。
[0068]
本实施例采用的矿岩取自江西赣南某易泥化厚大钽铌矿岩，新鲜岩样取自井下200m深度，自2014年1月取芯后，放置地表自然环境经吸水、风化7年后的矿岩样，制作成高为 100mm，直径为50mm的标准圆柱体矿岩试件，并选取标准试样中表面无明显节理与裂隙的矿岩试件进行试验。
[0069]
步骤二、对步骤一所述的矿岩试件分别进行单轴压缩条件下的声发射试验，并获得各矿岩试件的位移、载荷和声发射参数数值；
[0070]
如图1所示，易泥化矿岩在单轴压缩的作用下应力峰值处呈明显的突变特征，应力数值在产生较小应变的情况下发生大幅降低，导致易泥化矿岩试件发生破坏，失去承载能力。
[0071]
步骤三、计算并分析易泥化矿岩弹性应变能曲线演化的突变特征；
[0072]
u＝ue+udꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0073]
式中，u为压力机输入岩石内部的总能量，单位为j；ue为试样内部的弹性应变能，单位为j；ud为累积耗散能，单位为j；分别根据下式计算得出：
[0074]
总能量：
[0075][0076]
式中：σi为第i时刻试样承受的应力，单位为mpa，εi为第i时刻试样产生的应变；
[0077]
弹性应变能：
[0078][0079]
累积耗散能：
[0080]
ud＝u-ueꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0081]
式中：σi为第i时刻试样承受的应力，单位为mpa；v为试样体积，单位为mm3；ee为试件弹性模量，单位为mpa；
[0082]
如图2a、图2b、图2c所示，将弹性应变能曲线峰值前分为三个阶段：初始能量耗散阶段(ⅰ)、弹性应变能积蓄阶段(ⅱ)和弹性应变能耗散阶段(ⅲ)，弹性应变能曲线峰值后的能量演化可分为两种形式：“阶梯状”和“断崖状”。呈“阶梯状”的易泥化矿岩试件的弹性应变能曲线峰后共有三处能量突变点，在应变平均增加2
×
10-4
时弹性应变能分别降低了 18.62j、57.91j和39.09j，占峰值弹性应变能的18.34％、57.05％和38.51％，表明易泥化矿岩试件峰值应力后的能量转换机制是不稳定的，具有突变特征；呈“断崖状”的易泥化矿岩试件峰值应力后的弹性应变能在小应变范围内降幅超过了50％，呈明显的突变特征。
[0083]
步骤四、构建弹性应变能应变序列的易泥化矿岩失稳突变预警模型，定义突变区间、预警点和预警区间，并使用声发射参数的前兆特征验证，具体过程如下：
[0084]
岩石作为一种脆性材料，在受到较强外力扰动的情况下，容易发生由稳定态转换为非稳定态的现象，进而发生失稳突变破坏。突变理论按突变类型的不同主要可分为七种突变模型，其中尖点型突变、蝴蝶型突变和燕尾型突变模型使用范围最广、可信度较高。因此，本实施例选取尖点型突变模型对易泥化矿岩的失稳突变机制进行分析。
[0085]
尖点突变模型包含3个函数方程分别为：标准势函数方程、平衡曲面方程和奇点集方程。其中标准势函数方程v(x)为：
[0086]
v(x)＝x4+ux2+zx
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0087]
式中：u和z为控制变量，x为状态变量。
[0088]
平衡曲面方程v
′
(x)为：
[0089]v′
(x)＝4x3+2ux+z
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0090]
奇点集方程v
″
(x)为：
[0091]v″
(x)＝12x2+2u
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0092]
其中平衡曲面方程和奇点集方程需要满足等于0，将两式联立可得分歧集方程为：
[0093]
δ＝8u3+27z2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0094]
各方程的关系如图3所示，平衡曲面包含三部分：顶叶、中叶和底叶。中叶代表体系的非稳定状态，可通过计算δ值的大小来判断。δ》0时体系处于稳定状态；δ《0时体系处于非稳定状态；δ＝0时体系处于临界状态。
[0095]
选取试验过程中易泥化矿岩的弹性应变能为研究对象，建立尖点突变模型。假设弹性应变能ue与应变ε的映射关系为fe(ε)，将其通过泰勒公式进行展开，并保留至4次项，可得下式：
[0096][0097]
式中：ε0为某特定点处的应变值，设且当应变ε0＝0时，k0＝0，可将式 (9)转换为：
[0098]
fe(ε)＝k1ε+k2ε2+k3ε3+k4ε4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0099]
式中：kj(j＝1,2,3,4)可由最小二乘法近似计算得出，令将式(10)转换为尖点突变模型的标准势函数形式，第一步：
[0100][0101]
第二步，将不带x的常数项舍去，并使x4的系数为1，可得：
[0102][0103]
联立式(5)、式(8)和式(12)可得分歧集方程δ的表达式为：
[0104][0105]
根据单轴压缩下易泥化矿岩的弹性应变能序列fe(ε)，将其代入式(10)中进行最小二乘计算，可以得到弹性应变能与应变关系的近似解析式：
[0106][0107]
式中：f
ed
(ε)为易泥化矿岩弹性应变能序列，f
en
(ε)为未明显泥化矿岩弹性应变能序列，将求解得出的代入可得分歧集方程δ的解析式分别为：
[0108][0109]
根据式(15)求得不同应变对应的δ值，将δ值正负号改变处的最小应变区间定义为突变区间ⅰ；将δ的极大值点对应的应变点称为预警点，预警区间ⅱ为δ的极大值点左右0.5％δ区间所对应的应变区间；δ值可帮助进一步量化判断易泥化矿岩的突变状态。由图4a、图4b、图4c、图4d可知，不同易泥化矿岩试样之间的能量失稳突变规律相似，突变顺序为突变区间(ⅰ)到预警区间(ⅱ)。易泥化矿岩发生第一次突变是在由压密阶段过渡到弹性变形阶段区域附近，此阶段的试样在外荷载作用下内部的原生孔隙闭合完成，开始积聚弹性应变能和减少耗散能的释放，内部能量转换模式的转变造成了岩石“伪失稳”现象的产生，形成了一种岩石即将失稳突变的假象。岩石内部积聚的可释放弹性应变能控制着应力峰值后岩石强度的降幅，因此，弹性应变能的变化规律决定着岩石失稳突变的变化规律，也就造成了突变区间(ⅰ)的产生。预警区间(ⅱ)位于应力峰值前，易泥化矿岩试样弹性变形阶段过
渡到塑性屈服阶段的区域附近。预警区间是弹性应变能的δ值由上升峰值转为下降阶段对应的应变变化范围，易泥化矿岩在该区间的弹性应变能积聚能力逐渐由峰值缓慢下降，预示着岩石试样强度即将降低。上一阶段的岩石内部积聚了大量的弹性应变能，使试样处于一种不稳定的状态，在较小的外力扰动下，极易出现失稳突变破坏，导致弹性应变能在短时间内大量释放。此外，不同易泥化矿岩预警区间的形式具有较高的一致性，表明该预警模型具有较好的普适性。
[0110]
在与未泥化矿岩比较后可知，易泥化矿岩的突变区间和预警区间的应变更大。其原因是：易泥化矿岩长期受到水、高温、高地应力及风化侵蚀等的作用，内部出现大量的次生产物，这些次生产物削弱了岩石的脆性程度，增强了岩石受载时的延展性，使岩石在受载临近破坏时，能够产生更多的应变。但同时，这些次生产物以及微孔洞、孔隙也大大降低了岩石的强度，使岩石在较低应力的情况下，便产生了强度骤降的岩石失稳突变行为。
[0111]
由图5a、图5b和图6a、图6b可知，根据易泥化矿岩尖点突变模型得到的突变区间、预警点和预警区间与声发射振铃计数率、声发射累计能率的前兆特征有着较高的吻合度。因此该尖点突变模型能够很好地预警单轴压缩下易泥化矿岩的失稳突变破坏，而未泥化矿岩试件的突变区间、预警点和预警区间与声发射振铃计数和声发射累计能率的前兆特征不一致，存在一定的滞后性。易泥化矿岩试件突变区间、预警区间和预警点如表1所示，其中a-7、a-10 和a-11为易泥化岩样，cb-2为未明显泥化岩样。
[0112]
表1声发射参数检验结果
[0113][0114]
本发明通过结合应变与弹性应变能构建易泥化矿岩的失稳尖点突变模型，量化易泥化矿岩的失稳突变破坏，能够全面、快速、准确地预测易泥化矿岩的突变破坏，为矿山开采的围岩失稳预警防治工作提供科学参考依据。以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此限定本发明之权力范围，因此依本发明申请范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
技术特征：1.一种易泥化矿岩失稳突变的预警方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、制作矿岩试件，所述矿岩试件包括易泥化矿岩试件和未明显泥化矿岩试件；步骤二、对步骤一所述的矿岩试件分别进行单轴压缩条件下的声发射试验，并获得各矿岩试件的位移、载荷和声发射参数数值；步骤三、计算并分析易泥化矿岩弹性应变能曲线演化的突变特征；步骤四、构建弹性应变能应变序列的易泥化矿岩失稳突变预警模型，具体过程如下：外力对岩石做的总功可以通过微积分计算应力-应变曲线与应变轴围成的面积得到，输入的岩石内部的总能量包括弹性应变能和耗散能：u＝u
e
+u
d
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中，u为压力机输入岩石内部的总能量，单位为j；u
e
为试样内部的弹性应变能，单位为j；u
d
为累积耗散能，单位为j；分别根据下式计算得出：总能量：式中：σ
i
为第i时刻试样承受的应力，单位为mpa，ε
i
为第i时刻试样产生的应变；弹性应变能：累积耗散能：u
d
＝u-u
e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中：σ
i
为第i时刻试样承受的应力，单位为mpa；v为试样体积，单位为mm3；e
e
为试件弹性模量，单位为mpa；引入尖点突变模型包含的3个函数方程分别为：标准势函数方程v(x)为：v(x)＝x4+ux2+zx
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)式中：u和z为控制变量，x为状态变量；平衡曲面方程v
′
(x)为：v
′
(x)＝4x3+2ux+z
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)奇点集方程v
″
(x)为：v
″
(x)＝12x2+2u
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)其中平衡曲面方程和奇点集方程需要满足等于0，将式(6)和式(7)联立可得分歧集方程为：δ＝8u3+27z2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)其中δ>0时表明易泥化矿岩处于稳定状态，δ<0时易泥化矿岩处于非稳定状态，δ＝0时易泥化矿岩处于临界状态。2.根据权利要求1所述的一种易泥化矿岩失稳突变的预警方法，其特征在于，步骤四中定义突变区间、预警点和预警区间，并使用声发射参数的前兆特征验证，具体过程为：假设弹性应变能u
e
与应变ε的映射关系为f
e
(ε)，通过泰勒公式展开并保留至4次项，可得：
式中：ε0为某特定点处的应变值，设且当应变ε0＝0时，k0＝0，可将式(9)转换为：f
e
(ε)＝k1ε+k2ε2+k3ε3+k4ε4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)式中：k
j
(j＝1,2,3,4)可由最小二乘法近似计算得出，令将式(10)转换为尖点突变模型的标准势函数形式，第一步：第二步，将不带x的常数项舍去，并使x4的系数为1，可得：结合式(5)、式(8)和式(12)可得分歧集方程δ的表达式为：根据单轴压缩下易泥化矿岩的弹性应变能序列f
e
(ε)，将其代入式(10)中进行最小二乘计算，可以得到弹性应变能与应变关系的近似解析式：式中：f
ed
(ε)为易泥化矿岩弹性应变能序列，f
en
(ε)为未明显泥化矿岩弹性应变能序列，将求解得出的代入可得分歧集方程δ的解析式分别为：根据式(15)求得不同应变对应的δ值，将δ值正负号改变处的最小应变区间定义为突变区间ⅰ；将δ的极大值点对应的应变点称为预警点，预警区间ⅱ为δ的极大值点左右0.5％δ区间所对应的应变区间；δ值进一步量化判断易泥化矿岩的突变状态。3.根据权利要求1或2所述的一种易泥化矿岩失稳突变的预警方法，其特征在于，步骤一中所述的易泥化矿岩试件尺寸高为100mm，直径为50mm的标准圆柱体岩石。4.根据权利要求1或2所述的一种易泥化矿岩失稳突变的预警方法，其特征在于，步骤二中所述声发射试验采用加载应变试验，加载速率为0.005mm/s，试件破坏时停止加载，声发射的采样门槛值为50db，前置放大器增益为45db，采样率为3msps。5.根据权利要求1或2所述的一种易泥化矿岩失稳突变的预警方法，其特征在于，步骤三中所述分析易泥化矿岩弹性应变能曲线演化的突变特征包括：易泥化矿岩弹性应变能曲
线峰值前分为初始能量耗散阶段和弹性应变能积蓄阶段，易泥化矿岩弹性应变能曲线峰值后的能量演化分为阶梯状和断崖状，通过能量曲线突变点数量判定。
技术总结一种易泥化矿岩失稳突变的预警方法，包括制作矿岩试件，对矿岩试件分别进行单轴压缩条件下的声发射试验，并获得各矿岩试件的位移、载荷和声发射参数数值；计算并分析易泥化矿岩弹性应变能曲线演化的突变特征；构建弹性应变能应变序列的易泥化矿岩失稳突变预警模型，联立分歧集方程Δ>0时表明易泥化矿岩处于稳定状态，Δ<0时易泥化矿岩处于非稳定状态，Δ＝0时易泥化矿岩处于临界状态。本发明的方法能全面、快速、准确地预测易泥化矿岩的失稳突变破坏，为矿山开采的矿岩失稳突变预警防治提供科学参考依据。学参考依据。学参考依据。
技术研发人员：赵康 严雅静 伍俊 赵康奇 杨健 黄奇正 敖文强 聂强 陈佳乐
受保护的技术使用者：生态环境部固体废物与化学品管理技术中心
技术研发日：2022.04.06
技术公布日：2022/7/5
