1.一种基于深度学习回弹及音频的岩石抗压强度的测定方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,通过大样本试验采集岩石回弹、回弹仪弹击音频录音以及岩石单轴抗压强度试验结果;S2,对已收集的岩石回弹数据、回弹弹击音频集进行数据处理;S3,基于已收集的岩石回弹值、回弹弹击音频波谱的特征值以及相应的岩石单轴抗压强度的数据,建立神经网络计算模型;S4,通过采集岩石回弹值、回弹弹击音频波谱的特征值,基于已建立的神经网络计算模型,将测试所得的岩石回弹值、回弹弹击音频波谱的特征值代入预测模型,计算岩石的岩石单轴抗压强度。
2.根据权利要求1所述的测定方法,其特征在于,所述步骤S1包括:S11,试验目标时,选择具有代表性的三大类典型岩石,包括火成岩、沉积岩和变质岩,选取岩石样品以岩芯样品为主,岩芯样品总量为600组,其中400组用于训练神经网络计算模型,200组用于验证网络计算模型的准确度;S12,将岩芯样品编号,岩芯圆柱试件上下两个端面磨平处理,按照底面圆心平面划分中心、内圈以及轴线四周3个圈层,每个圈层布置4个测点,每块试样共布置12个测点进行测试;S13,选取天然状态的岩芯样品进行简易固定,以保证测试时不会移动,在测点位置进行回弹测试,回弹仪测试角度为垂直岩石表面;S14,弹击同时使用比特率大于1500kbps的录音笔录制弹击音频文件,将音频文件存储;S15,对岩芯样品进行单轴抗压强度试验。
3.根据权利要求2所述的测定方法,其特征在于,所述步骤S13中,不同岩石选择适用回弹仪,回弹值低于40采用L型冲击能量为0.735Nm回弹仪,回弹值高于40则采用N型冲击能力为2.207Nm回弹仪,对测试结果进行记录。
4.根据权利要求3所述的测定方法,其特征在于,所述步骤S15中,岩石单轴抗压强度试验机选用载荷2000kN,最小分辨率0.01kN液压试验机。
5.根据权利要求4所述的测定方法,其特征在于,所述步骤S2包括:S21,对岩石回弹数据进行取值分析,从测区3个圈层的12个回弹读数中剔除2个临界值,余下10个回弹读数的算数平均值为该测区回弹值,形成岩石回弹值数据集;S22,对回弹音频进行数字化处理。
6.根据权利要求5所述的测定方法,其特征在于,所述步骤S22包括:S221,对录制的回弹弹击音频利用短时Fourier变换制作该音频文件的声谱图;S222,对步骤S221中获取的声谱图进行分析,为了更好地反映声信号的衰减速度,以弹击开始的时间点为起点截取时间长度,将0~0.5s定义为声波信号大振幅段,将0~0.4s定义为声波信号衰减段;S223,对步骤S222中两端截取的片段进行积分面积计算,大振幅段曲线和横轴面积为a1,衰减段曲线和横轴面积为a2,将a1与a2的比值定义为振幅衰减系数i;S224,步骤S221中所获取的声谱图频率主要集中在0~20000Hz范围内,将0~5000Hz作为低频区域,5000~20000Hz作为高频区域;S225,对步骤S224中两端截取的片段进行积分面积计算,采用积分的方法求出两段曲线与横轴之间的面积,低频区域面积为b1,高频区域面积为b2,并将b1与b2的比值定义为高低频率比j;S226,对步骤S223中振幅衰减系数i以及步骤S225中高低频率比j进行记录,至此一个回弹弹击音频中的所有声谱特征已被提取且数字化,形成回弹音频特征值数据集,音频数据集与岩石回弹值及岩石抗压值一一对应。
7.根据权利要求6所述的测定方法,其特征在于,所述步骤S3中的神经网络计算模型包括输入层、隐含层和输出层,每层都有若干个节点,层与层之间节点的链接状态通过权重来体现,所述步骤S3包括:S31,接受数据输入,输入层的节点个数为3,对应岩石回弹值、回弹弹击音频波谱的特征值以及岩石单轴抗压强度;S32,把输入数据进行处理;S33,输出计算结果。
8.根据权利要求7所述的测定方法,其特征在于,所述隐含层的节点个数默认设置为3,每个节点包含一个感知器,所述感知器包括输入项、权重、偏置、激活函数和输出;在正向传播过程中,输入数据经过感知器节点的计算后通过激活函数处理得到输出结果;在反向传播过程中,将输出结果与期望结果进行比较,通过多次迭代不断调整网络上各个节点的权重以优化模型性能。
9.根据权利要求8所述的测定方法,其特征在于,步骤S11中选取岩石样品还包括块石以及天然岩石露头,选取较平整新鲜的出露面作为测区,测区离岩体边部至少5厘米边距,一个测区取16个测点,每个测点间距大于2厘米。
10.根据权利要求9所述的测定方法,其特征在于,所述步骤S21中,对于块石或天然岩石露头,从测区16个回弹值中剔除3个最大值和3个最小值,余下10个回弹读数的算数平均值为该测区回弹值。