一種基于同步化方法測量巖樣抗拉強度的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測量巖樣抗拉強度的方法，尤其是一種基于同步化方法測量巖樣 抗拉強度的方法。
【背景技術】
[0002] 石的物理力學參數(shù)是我們在科學研宄中需要重點研宄的基本性能之一。準確的測 定巖石的基本力學參數(shù)對我們今后的進一步研宄有著重要的意義，同時對實際的工程設計 和施工有指導意義。巖石的抗拉特性是巖石的一種重要特性。很多巖石結構發(fā)生破壞或失 穩(wěn)往往是由于結構本身局部或整體承受拉應力引起的。目前用于測定巖石的抗拉參數(shù)主要 有直接拉伸試驗和間接拉伸試驗2種方法。由于直接拉伸試驗在操作中較難完成，通常采 用間接拉伸試驗方法測試巖樣的抗拉強度。巴西圓盤劈裂試驗是目前國際上測試巖樣抗拉 強度的標準方法之一，被廣泛采用。但是隨著研宄的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)巴西圓盤劈裂試驗 本身存在較大誤差，其試驗假設與Griffith強度準則并不相符，測量結果并不能反映巖樣 的真實抗拉強度。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于同步化方法測量巖樣抗拉強度的方 法，可以解決不能反映巖樣真實抗拉強度的問題，能夠使任意時刻的數(shù)據(jù)與拍攝錄像同步 化，將試驗數(shù)據(jù)進行優(yōu)化篩選處理，進而得到與巖樣真實抗拉強度更相符的結果。
[0004] 為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種基于同步化方法測量巖 樣抗拉強度的方法，該方法包括以下步驟：
[0005] 1)制作巖石試樣，將制作好的巖石試樣安置在伺服試驗機上，準備就緒；
[0006] 2)使用一臺幀數(shù)大于25幀/秒的高清攝像機，將高清攝像機架設在距離巖石試樣 適當?shù)奈恢?，調整高清攝像機的鏡頭焦點，使巖石試樣能夠清晰地在鏡頭中呈現(xiàn)；
[0007] 3)打開高清攝像機開始拍攝，然后迅速操作伺服試驗機開始巴西圓盤劈裂試驗， 試驗結束后停止拍攝；
[0008] 4)將伺服試驗機中記錄的原始數(shù)據(jù)導出到計算機中，觀察分析數(shù)據(jù)，找到巖石試 樣垂直變形突變點對應的時刻T1，根據(jù)此時刻得出巖石試樣的垂直變形值Dl ;
[0009] 5)將高清攝像機拍攝的影像導入計算機中，使用視頻制作軟件進行處理，選取所 拍攝的影像的第一秒的第一幀圖像截取，作為對照標準；
[0010] 6)播放影像，截取首次出現(xiàn)肉眼可見宏觀裂縫的前一時刻的圖像，然后截取此時 刻前后各5幀圖像，每幀圖像的截取間隔為40ms，共計截取12張圖片；
[0011] 7)打開電腦中的AutoCAD軟件，將步驟6)截取的12張圖片在同一水平高度上按 照時間順序依次插入到AutoCAD軟件中，并調整圖像中巖石試樣的尺寸為其真實尺寸；
[0012] 8)找到垂直變形突變點時刻所對應的圖像，從而實現(xiàn)使用伺服試驗機進行試驗的 整個過程與高清攝像機拍攝的整個過程的時間對接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)圖像同步化；
[0013] 9)數(shù)據(jù)圖片同步化后，找到裂縫首次出現(xiàn)肉眼可見的宏觀裂縫的前一時刻的圖 像，通過墊條是否嵌入巖樣，判斷本次試驗是否成功，根據(jù)判斷結果進行巖樣抗拉強度的計 算。
[0014] 步驟9)中，若墊條沒有嵌入巖樣，則本次試驗成功，與試驗假設基本相符，用峰值 作為P代入公式
【主權項】
1. 一種基于同步化方法測量巖樣抗拉強度的方法，其特征在于該方法包括w下步驟： 1) 制作巖石試樣（1)，將制作好的巖石試樣（1)安置在伺服試驗機（2)上，準備就緒； 2) 使用一臺帖數(shù)大于25帖/秒的高清攝像機（3)，將高清攝像機（3)架設在距離巖石 試樣（1)適當?shù)奈恢?，調整高清攝像機（3)的鏡頭焦點，使巖石試樣（1)能夠清晰地在鏡頭 中呈現(xiàn)； 3) 打開高清攝像機（3)開始拍攝，然后迅速操作伺服試驗機（2)開始己西圓盤劈裂試 驗，試驗結束后停止拍攝； 4) 將伺服試驗機（2)中記錄的原始數(shù)據(jù)導出到計算機中，觀察分析數(shù)據(jù)，找到巖石試 樣（1)垂直變形突變點對應的時刻T1，根據(jù)此時刻得出巖石試樣的垂直變形值D1 ; 5) 將高清攝像機（3)拍攝的影像導入計算機中，使用視頻制作軟件進行處理，選取所 拍攝的影像的第一秒的第一帖圖像截取，作為對照標準； 6) 播放影像，截取首次出現(xiàn)肉眼可見宏觀裂縫的前一時刻的圖像，然后截取此時刻前 后各5帖圖像，每帖圖像的截取間隔為40ms，共計截取12張圖片； 7) 打開電腦中的AutoCAD軟件，將步驟6)截取的12張圖片在同一水平高度上按照時 間順序依次插入到AutoCAD軟件中，并調整圖像中巖石試樣（1)的尺寸為其真實尺寸； 8) 找到垂直變形突變點時刻所對應的圖像，從而實現(xiàn)使用伺服試驗機（2)進行試驗的 整個過程與高清攝像機（3)拍攝的整個過程的時間對接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)圖像同步化； 9) 數(shù)據(jù)圖片同步化后，找到裂縫首次出現(xiàn)肉眼可見的宏觀裂縫的前一時刻的圖像，通 過墊條是否嵌入巖樣，判斷本次試驗是否成功，根據(jù)判斷結果進行巖樣抗拉強度的計算。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于同步化方法測量巖樣抗拉強度的方法，其特征在 于；步驟9)中，若墊條沒有嵌入巖樣，則本次試驗成功，與試驗假設基本相符，用峰值作為P 代入公式
計算巖樣抗拉強度。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于同步化方法測量巖樣抗拉強度的方法，其特征在 于；步驟9)中，若墊條嵌入巖樣，則峰值為上方墊條（4)下壓嵌入巖體的力，說明本次試驗 代表性不強，與試驗假設不相符，用首次出現(xiàn)肉眼可見的宏觀裂縫的前一時刻對應的垂直 力作為P，裂縫開展長度作為D代入公式
計算巖樣抗拉強度。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于同步化方法測量巖樣抗拉強度的方法，其特征在于 步驟7)中將截取的12張圖片在同一水平高度上按照時間順序依次插入到AutoCAD軟件中 的方法為：在AutoCAD軟件中畫一條水平直線，將截取的12張圖片沿著該條水平直線按照 時間順序依次按原尺寸插入到AutoCAD中，使12張圖片的下邊界線與直線重合，使得12張 圖片在同一水平高度上。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于同步化方法測量巖樣抗拉強度的方法，其特征在 于步驟7)中調整圖像中巖石試樣（1)的尺寸為其真實尺寸的方法為；使用AutoCAD小工 具測出第一帖圖像中壓頭巧）的厚度值記為a,與壓頭的實際厚度b作比值r=b/a，使用 AutoCAD中的縮放指令Wr為比例對12張圖片進行縮放，即將圖像中巖石試樣（1)的尺寸 調整為其真實尺寸。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于同步化方法測量巖樣抗拉強度的方法，其特征在于 步驟8)由W下步驟實現(xiàn)： 8-1)W巖石試樣（1)上方墊條（4)與巖石試樣（1)的切點作為起始點做一條垂直向下 的直線以直線L的長度為巖石試樣（1)行程極限的2倍，將直線L平移至作為參考的第一 帖圖片的左側空白處； 8-2)從第2張圖片開始依次對剩余11張圖片做W下操作： 8-2-1)做一條與巖石試樣（1)上方墊條（4)下部相切的水平直線M，將水平直線M向 左側延長并與直線L相交，量出直線L上方起點到直線L與直線M交點之間的距離D，按上 述操作剩余的11張圖片每一張圖片都得到一個距離值D，此距離即表示試樣的垂直變形； 8-2-2)將每張圖片的距離值D與步驟4)得到的原始數(shù)據(jù)中的突變點對應的巖石試樣 的垂直變形值D1的進行對照，找到與D1相等的距離值山此時，該張截取圖像中距離值d對 應的時刻T2與步驟4)中所得原始數(shù)據(jù)中突變點對應的突變時刻T1對應于實驗過程中的 同一時刻； 8-2-3)為確保時刻對應的準確性，在AutoCAD中測量T2時刻圖片中橫向位移計之間的 水平距離S，用同樣方法測量第一帖圖片中橫向位移計之間的水平距離h，作差C=S-h，并 將C與步驟4)中所得原始數(shù)據(jù)中突變點對應的突變時刻T1對應的橫向變形C作比較，若 C=C，證明確實實現(xiàn)對接；若C與C不相等則需重復步驟8)對于原始數(shù)據(jù)中任意時刻t， 找出它所對應的圖像只需在錄像中截取t+(T2-Tl)時刻的圖像即可。
【專利摘要】一種基于同步化方法測量巖樣抗拉強度的方法，該方法包括以下步驟：1）制作巖石試樣,將制作好的巖石試樣安置在伺服試驗機上；2）使巖石試樣能夠清晰地在鏡頭中呈現(xiàn)；3）打開高清攝像機開始拍攝，然后迅速開始試驗；4）找到巖石試樣垂直變形突變點對應的時刻；5）將高清攝像機拍攝的影像導入計算機中；6）播放影像，共計截取12張圖片；7）將圖片插入到AutoCAD軟件中；8）實現(xiàn)數(shù)據(jù)圖像同步化；9）進行巖樣抗拉強度的計算。本發(fā)明提供的一種基于同步化方法測量巖樣抗拉強度的方法，能夠使任意時刻的數(shù)據(jù)與拍攝錄像同步化，將試驗數(shù)據(jù)進行優(yōu)化篩選處理，進而得到與巖樣真實抗拉強度更相符的結果。
【IPC分類】G01N3-06, G01N3-08
【公開號】CN104792614
【申請?zhí)枴緾N201510153407
【發(fā)明人】劉杰, 苑騰飛, 李建林, 顏溧洲, 于振民
【申請人】三峽大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月2日