CN119398282A 储气库围岩破裂的实时预测方法、装置、设备及介质 （长江三峡集团实业发展(北京)有限公司）

本申请提供了一种储气库围岩破裂的实时围岩中指定类型的岩石在破裂过程中产生的声的声发射特征参数筛选出符合训练条件的目标射特征参数和目标声发射信号的岩石状态阶段陶瓷传感器采集的储气库的加筋结构周边的目2获取储气库围岩中指定类型的岩石在破裂过程中产生的声发射信号和所述岩石的应基于所述声发射信号对应的声发射特征参数，从所述声发射信基于所述目标声发射信号对应的应力应变参数的应力应变曲线，确基于所述目标声发射信号的声发射特征参数和所述目标声发射信号对应的岩石状态基于所述样本数据集训练得到用于预测岩石状态阶段的岩石破采用所述岩石破裂预测模型对实时采集的储气库围岩中指定类型的目标岩石的待测过压电陶瓷传感器采集的所述储气库的加筋结构周边的目标基于所述目标声发射信号对应的所述应力应变参数，确定所述基于所述岩石弹性模量、所述应力应变曲线对应的瞬时割线模基于所述目标应力应变曲线的起始点和终点分别对应的应力参基于所述应力应变曲线上每个点的应力参数和应变参数，计算得在所述应力应变曲线上的第一点对应的所述瞬时割线模量与所述岩石弹性模量的比3对应的目标声发射信号的岩石状态阶段标签为弹性变形阶段标签，所述第一阈值为大于0在所述应力应变曲线上的第二点对应的所述瞬时割线模量与所述岩石弹性模量的比在所述应力应变曲线上的第三点对应的所述瞬时割线模量与所述岩石弹性模量的比值小于0时，确定所述第三点对应的目标声发射信号的岩石状态阶段标签为峰后破坏阶段将所述目标声发射信号中的其余声发射信号的岩石状态阶段标签确定为塑性阶段标将所述样本数据集中的目标声发射信号的声发射特征参数输入至待训练岩石破裂预获取由所述待训练岩石破裂预测模型输出的所述目标声发射信号对应的预测岩石状基于所述岩石状态阶段标签和所述预测岩石状态阶段，计算得在所述损失值处于预设范围内的情况下，将训练后的待训练岩声发射信号获取模块，用于获取储气库围岩中指定类型的岩石在岩石不断施加外力的过程中通过布置于所述岩石侧面的位移监测传状态阶段标签确定模块，用于基于所述目标声发射信号对应的应样本数据集构建模块，用于基于所述目标声发射信号的声发射特征参数和岩石破裂预测模型训练模块，用于基于所述样岩石状态实时预测模块，用于采用所述岩石破裂预测模型对实指定类型的目标岩石的待测声发射信号进行处理，得到所述目标岩石对应的岩石状态阶4应力应变曲线确定单元，用于基于所述目标声发岩石弹性模量确定单元，用于基于所述应力应变曲线的斜率状态阶段标签确定单元，用于基于所述岩石弹性模量、所述应力目标曲线获取子单元，用于获取所述应力应变曲线上呈线性关系的目标应力应变曲岩石弹性模量计算子单元，用于基于所述目标应力应变曲线瞬时割线模量计算子单元，用于基于所述应力应变曲弹性阶段标签确定子单元，用于在所述应力应变曲线上的第压密阶段标签确定子单元，用于在所述应力应变曲线上模量与所述岩石弹性模量的比值大于0，且所述第二点的应变参数小于所述峰值应变参数峰后阶段标签确定子单元，用于在所述应力应变曲线上的模量与所述岩石弹性模量的比值小于0时，确定所述第三点对应的目标声发射信号的岩石塑性阶段标签确定子单元，用于将所述目标声发射信号声发射特征参数输入单元，用于将所述样本数据集中的目5岩石状态阶段预测单元，用于获取由所述待训练岩石破裂预测损失值计算单元，用于基于所述岩石状态阶段标签和所述预岩石破裂预测模型获取单元，用于在所述损失值处于预设范6地下储气库被认为是一种可推广的储气库型式。对于在硬岩中人工开挖建设地下储气库，目前主流的设计思路是密封层仅保证气密性，高压气体作用于储气库内壁通过衬砌传递，获取储气库围岩中指定类型的岩石在破裂过程中产生的声发射信号和所述岩石过程中通过布置于所述岩石侧面的位移监测传基于所述目标声发射信号的声发射特征参数和所述目标声发射信号对应的岩石基于所述样本数据集训练得到用于预测岩石状态阶段的岩石破采用所述岩石破裂预测模型对实时采集的储气库围岩中指定类型的目标岩石的为通过压电陶瓷传感器采集的所述储气库的加筋结构周边的目标岩7述岩石的应变参数和峰值应变参数，确定所述目标声发射信号对应的岩石状态阶段标签，在所述应力应变曲线上的第一点对应的所述瞬时割线模量与所述岩石弹性模量在所述应力应变曲线上的第二点对应的所述瞬时割线模量与所述岩石弹性模量在所述应力应变曲线上的第三点对应的所述瞬时割线模量与所述岩石弹性模量的比值小于0时，确定所述第三点对应的目标声发射信号的岩石状态阶段标签为峰后破坏将所述目标声发射信号中的其余声发射信号的岩石状态阶段标签确定为塑性阶压密阶段标签和所述峰后破坏阶段标签的声发8将所述样本数据集中的目标声发射信号的声发射特征参数输入至待训练岩石破获取由所述待训练岩石破裂预测模型输出的所述目标声发射信号对应的预测岩应力应变曲线确定单元，用于基于所述目标声发射信号对应的所述应力应变参9割线模量与所述岩石弹性模量的比值大于0，且所述第二点的应变参数小于所述峰值应变割线模量与所述岩石弹性模量的比值小于0时，确定所述第三点对应的目标声发射信号的练后的待训练岩石破裂预测模型作为最终的所述存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述任一项所述的储气库围岩破裂的实时预测裂预测模型对实时采集的储气库围岩中指定类型的目标岩石的待测声发射信号进行处理，[0022]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚[0029]参照图1，示出了本申请实施例提供的一种储气库围岩破裂的实时预测方法的步[0030]步骤101：获取储气库围岩中指定类型的岩石在破裂过程中产生的声发射信号和加外力的过程中通过布置于所述岩石侧面的位移监测传感器[0031]本申请实施例可以应用于通过不同岩石状态阶段的声发射信号参数进行岩石破[0032]储气库围岩是指在地下储气库工程中，围岩是指围绕在储气库洞室周围的岩[0033]指定类型是指在进行岩石破裂时的声发射信号特征参数获取时选取的岩石类[0037]本实施例中是结合具体实验进行不同岩石状态阶段的声发射信号和应力应变参[0039]在获取储气库围岩中指定类型的岩石在破裂过程中产生的声发射信号和岩石的发射信号波形的最大电压峰值）与岩石中裂纹扩展增量的长度成正比，因而，可以基于GutenbergRichter关系推断出岩石的脆性变形[0046]声发射b值作为一个从地震学引入的一个参量，可以定量地分析岩石内部裂纹数i个[0048]在本实施例中，为了分析不同时刻声发射b值的变化，可以采取滑动取样的方法[0051]声发射率是指用于指示目标声发射信号在单位时间内声发射事件的频率或数代表的是第i-l个撞击事件发生的时刻。然后，将发生N在和1,之间的给定时间窗口内，声发射率F定义可以为c,的倒数：[0053]在本实施例中，可以结合信号持续时间和振铃计数进行目标声发射信号的筛[0054]在基于声发射信号对应的声发射特征参数从声发射信号中筛选出符合训练条件指岩石内部原生裂纹逐渐闭合的阶段。峰后破坏阶段是指岩石内部结构遭到破坏的阶段。[0060]在基于目标声发射信号对应的应力应变参数确定目标声发射信号对应的应力应[0062]在基于目标声发射信号对应的应力应变参数确定目标声发射信号对应的应力应[0069]在应力应变曲线上的第一点对应的瞬时割线模量与岩石弹性模量的比值大于第弹性模量的比值大于0，且所述第二点的应变参数小于所述峰值应变参数的设定倍数的情[0071]在应力应变曲线上的第二点对应的瞬时割线模量与岩石弹性模量的比值大于0，弹性模量的比值小于0时，确定所述第三点对应的目标声发射信号的岩石状态阶段标签为[0073]在应力应变曲线上的第三点对应的瞬时割线模量与所述岩石弹性模量的比值小于0时，则可以确定第三点对应的目标声发射信号的岩石状态阶段标签为峰后破坏阶段标[0084]在基于目标声发射信号对应的应力应变参数的应力应变曲线确定目标声发射信[0085]步骤104：基于所述目标声发射信号的声发射特征参数和所述目标声发射信号对[0086]进而可以基于目标声发射信号的声发射特征参数和目标声发射信号对应的岩石[0087]在基于目标声发射信号的声发射特征参数和目标声发射信号对应的岩石状态阶[0088]步骤105：基于所述样本数据集训练得到用于预测岩石状态阶段的岩石破裂预测[0089]在基于目标声发射信号的声发射特征参数和目标声发射信号对应的岩石状态阶[0090]在本实施例中，待训练岩石破裂预测模型可以选用XGBoost（eXtremeGradientBoosting，极致梯度提升树XGBoost是一种提升方法，它使用一组决策树来估计逻辑函残差作为数据来生成新的预测。XGBoost的逻辑分类器的输出是所有树输出概率加权平均于模型的训练及检验影响很大。在实验过程中，岩石在塑性阶段产生的声发射信号值为学习到的信息过于特别而不够泛化，SMOTE算法的基本思想是对少数类样本进行分析并根[0099]在经过待训练岩石破裂预测模型对目标声发射信号的声发射特征参数的处理之后，可以获取由待训练岩石破裂预测模型输出的目标声发射信号对应的预测岩石状态阶[0102]在基于岩石状态阶段标签和预测岩石状态阶段计算得到待训练岩石破裂预测模[0104]在基于岩石状态阶段标签和预测岩石状态阶段计算得到待训练岩石破裂预测模将训练后的待训练岩石破裂预测模型作为最终的岩石破[0114]步骤106：采用所述岩石破裂预测模型对实时采集的储气库围岩中指定类型的目发射信号为通过压电陶瓷传感器采集的所述储气库的加筋结构周边的目标岩石通过压电陶瓷传感器采集储气库的加筋结构周边的目标岩石的待测声于确保储气库的稳定性和安全性至关重要。储气库围岩的加筋结构可以为但不限于锚杆。[0117]在本示例中，可以预先将压电陶瓷传感器安装于储气库的加筋结构的周边位置后将传感器安装在夹具或支架上，以实现通过储气库的加筋结构对压电陶瓷传感器的固参数为对岩石不断施加外力的过程中通过布置于岩石侧面的位移监测传感器监测的参数。声发射技术监测岩石破裂所处不同阶段的声发射特征参数以进行岩石破裂预测模型的训[0123]参照图4，示出了本申请实施例提供的一种储气库围岩破裂的实时预测装置的结声发射信号获取模块410，用于获取储气库围岩中指定类型的岩石在破裂过程中为对所述岩石不断施加外力的过程中通过布置于所述岩石侧面的位移监测传感器监测的状态阶段标签确定模块430，用于基于所述目标声发射信号对应的应力应变参数样本数据集构建模块440，用于基于所述目标声发射信号的声发射特征参数和所岩石破裂预测模型训练模块450，用于基于所述样本数据集训练得到用于预测岩岩石状态实时预测模块460，用于采用所述岩石破裂预测模型对实时采集的储气应力应变曲线确定单元，用于基于所述目标声发射信号对应的所述应力应变参割线模量与所述岩石弹性模量的比值大于0，且所述第二点的应变参数小于所述峰值应变割线模量与所述岩石弹性模量的比值小于0时，确定所述第三点对应的目标声发射信号的练后的待训练岩石破裂预测模型作为最终的所述参数为对岩石不断施加外力的过程中通过布置于岩石侧面的位移监测传感器监测的参数。声发射技术监测岩石