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龙图腾网获悉中国科学院武汉岩土力学研究所申请的专利基于分布式光纤技术的硬脆性岩石局部失稳识别方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120702852B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-06发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510775397.X，技术领域涉及：G01N3/08；该发明授权基于分布式光纤技术的硬脆性岩石局部失稳识别方法是由张修军;潘鹏志;苗书婷;封雨捷;李雨芯;郑青松;侯文博;杨宁设计研发完成，并于2025-06-11向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于分布式光纤技术的硬脆性岩石局部失稳识别方法在说明书摘要公布了：本发明提供一种基于分布式光纤技术的硬脆性岩石局部失稳识别方法，涉及岩石失稳识别技术领域。首先将岩石试样与分布式光纤数据监测系统连接，进行数据采集，对收集的数据进行降噪处理并根据精度需求进行数据矫正，之后选用基于统计学的分析方法或基于坐标的变形局部化分析方法对数据进行后处理，通过对应指标的变化进行岩石局部失稳识别，岩石变形局部化程度不断快速增大预示着岩石的局部失稳。

本发明授权基于分布式光纤技术的硬脆性岩石局部失稳识别方法在权利要求书中公布了：1.一种基于分布式光纤技术的硬脆性岩石局部失稳识别方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1：将岩石试样与分布式光纤进行耦合； 步骤2：将岩石试样与分布式光纤数据监测系统连接，进行数据采集； 所述分布式光纤监测系统包括光纤、光纤数据解调仪以及电脑主机； 步骤3：光纤应变数据修正； 对光纤应变数据进行数据除噪，含有的噪声类型包括：超过应变量程的值和数据连续变化过程中的突变值；除噪后的光纤应变数据满足应变连续变化且无突变值； 步骤4：基于统计分布的光纤数据变形局部化分析方法，提取岩石局部失稳破坏前兆特征； 步骤5：基于监测点坐标的光纤数据变形局部化分析方法，提取岩石局部失稳破坏前兆特征； 所述步骤1具体为：将岩石试样加工为圆柱形，其中圆柱形岩石试样的横截面半径大于光纤最小曲率半径； 在岩石试样表面缠绕分布式光纤，分布式光纤的缠绕方式包括水平缠绕和螺旋缠绕，螺旋缠绕的分布式光纤形成螺旋光纤，缠绕过程中维持设定的预应力，使用速干胶作为耦合剂将分布式光纤粘贴在岩石表面； 螺旋光纤的倾斜角度趋于0，最大螺旋光纤倾角小于，其中v为泊松比； 所述步骤2具体包括以下步骤： 步骤2.1：将岩石试样放入力学加载设备中，并将分布式光纤的一端从力学加载设备内引出作为入口端以输入光信号，分布式光纤的另一端作为光信号的输出端，将输出端的分布式光纤打结； 步骤2.2：将入口端与光纤数据解调仪的光纤进行熔接，并使用激光笔或光纤数据解调仪对分布式光纤检测； 步骤2.3：在电脑主机设置分布式光纤监测系统的数据参数，具体包括分布式光纤的应变传递系数与温度传递系数、数据采集的空间分辨率、时间分辨率； 步骤2.4：再次检测分布式光纤中的光损，并通过按压分布式光纤进行位置标定，确定数据采集的位置起点与终点； 步骤2.5：对岩石进行力学预加载，预加载结束后归零力学加载装置中的轴向力、位移数据和分布式光纤采集的表面应变数据； 步骤2.6：进行力学加载，对缠绕分布式光纤的岩石试样施加压缩力，同时开始采集轴向应力、轴向应变和光纤应变数据； 所述步骤3具体为： 根据螺旋光纤的倾角判断是否需要对螺旋光纤所得到的光纤应变数据进行修正，判断公式为： ； 其中，为螺旋光纤所得到的应变数据，为光纤倾角，为泊松比，为试样环向应变值，当小于5°时，光纤应变数据与真实环向应变值之间的理论误差小于1%，不用进行修正； 若由螺旋光纤倾角造成的测量应变值与真实环向应变值之间的直接误差大于设定的误差，则使用环向应变修正公式计算矫正后的环向应变分布，所述环向应变修正公式为： ； 其中，，是螺旋光纤的两个倾角，，是对应的光纤应变值； 所述步骤4具体为：将分布式光纤获取的环向应变值进行时序排列，一个时间点为一组，按照离散型基尼系数的计算公式计算每个时间点岩石变形的集中程度，当监测范围内某个区域的应变值快速增大时，基尼系数增加，说明在该区域内发生了大变形，即变形局部化，这是局部破坏的前兆； 所述应变快速增大通过下列方式判别，将两个时间点收集的应变数据按下列公式标准化，用相同监测点后一个时间点的标准化应变结果减去前一个时间点的标准化应变结果，相减为正的监测点监测范围为应变值增大的区域，即，越大，认为应变增加速度越快； ； 其中，为第i个监测点的应变值，..和为该组数据的平均值和标准差，为第i个监测点在时间点t时标准化后的结果； 其中，基尼系数的计算公式如下： ； 其中，G为基尼系数，和是将所有光纤应变数据由低到高进行排序，计算第i个监测点的应变占全场应变总值的比重和第i个监测点所监测的面积占总监测面积的比值，考虑到分布式光纤是线状传感器，每个监测点的监测长度都相同，所以，N为监测范围内测点数目； 基尼系数的取值范围为0,1，当应变在每个监测点上平均分布时，G=0，高应变值越集中，变形局部化程度越高，基尼系数越大； 针对硬脆性岩石，通过捕捉表面裂纹导致的异常高应变值辅助判断岩石局部失稳的前兆，其中，偏度系数的计算公式如下： S为偏度系数，为每个监测点的应变值，为一组应变数据的平均值，为一组数据的标准差； 在硬脆性岩石的局部破坏预测过程中，采用基尼系数和偏度系数联合确定法，将基尼系数和偏度系数开始同时连续增大判定为岩石失稳破坏的前兆； 所述步骤5具体为：当监测数据与监测点坐标一一对应时，采用与坐标相关的表征方法进行变形局部化量化分析： 首先，通过全局莫兰指数计算空间变形局部化程度，当相似大小的应变值在空间上呈现聚集时，具有相似应变值监测点的空间相关性增强，莫兰指数增加；反之，当有相似应变值监测点的空间相关性减弱时，莫兰指数减小； 其中，莫兰指数的具体计算公式如下： ； I为莫兰指数，N为所考虑的空间范围内监测点的数目，和为第i个监测点的应变值和N个监测点的平均应变值，为权重矩阵； 莫兰指数的取值范围为-1,1，当监测到的高应变值监测点在空间上呈现聚集时，莫兰指数为正且不断增大，表现出应变局部化特征； 当硬脆性岩石临近失稳破坏时，裂纹附近变形显著增大呈现变形局部化特征，莫兰指数开始连续增大时证明岩石开始有明显局部化变形。

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