[發明專利]深部巖樣初始損傷分布測定方法

有效

• 申請號: 201010196610.5
• 申請日: 2010-06-07
• 公開（公告）號: CN101852704A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 嚴鵬;單治鋼;陳祥榮;張春生;陳永紅
• 申請（專利權）人: 中國水電顧問集團華東勘測設計研究院
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32;G01N29/14;G01N29/07
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 韓小燕

技術領域

本發明涉及深部巖樣初始損傷分布測定方法，特別是一種深部巖樣由于取樣過程中應力解除所導致的初始損傷分布的測定方法。可用于為深埋水利水電工程、交通、礦山等地下工程服務的巖石力學試驗。

背景技術

深埋工程建設要求在深埋條件下進行巖石取樣，常用的取樣方式包括鉆孔取樣(巖芯樣)和塊石取樣(現場巖塊)方式，深埋條件下這兩種取樣方式都存在較為嚴重的芯樣損傷問題，且損傷程度隨著埋深增大、地應力量級的提高而愈加嚴重。因此，在利用這些深部巖樣進行巖石力學室內試驗時，為了獲得合理的巖石力學參數，需要首要確定巖樣初始損傷的分布情況，以最終確定巖樣的加載方式及加載方向。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對上述情況，提供一種簡便可行的深部巖樣初始損傷分布測定方法，以獲得巖樣初始損傷的分布情況，進而合理地確定巖樣的加載方式和加載方向。

本發明所采用的技術方案是：一種深部巖樣初始損傷分布測定方法，其特征在于包括步驟：

a、加工巖樣，巖樣選擇圓柱形，直徑80～100mm，高160～200mm，巖樣的高徑比為2∶1；

b、在巖樣的頂部和底部布置一對聲波檢測探頭，同時在巖樣軸向中部相互垂直的兩條直徑的兩端布置二對聲波檢測探頭，每對聲波檢測探頭包括一個發射探頭和一個接收探頭；

c、在巖樣頂部附近和底部附近的側面布置4～6只聲發射探頭；

d、利用MTS巖石試驗機對巖樣進行單軸加載試驗，試驗過程包括三個方向的聲波速度測試和聲發射事件監測并定位，當試驗機的壓頭與巖樣端部接觸時開始計時，試驗過程應保持巖樣軸向加載、聲波速度測試、聲發射監測的同時性，為避免相互干擾，三個方向的聲波速度測試應分別依次進行，進行其中一個方向的測試時，應關閉另外兩個聲波檢測探頭；每次加載都應記下測試時間或軸向荷載，并且同時記下巖樣聲發射事件的時間、次數和分布情況；

e、單軸試驗完成后，分析巖樣應力應變曲線與加載過程中的聲發射事件的對應關系，以確定巖樣的啟裂強度，再利用聲波速度和聲發射事件的時間對應關系，適時調整聲發射定位算法中的聲波速度；

f、綜合分析巖樣的三向聲波速度和聲發射事件的分布，最終確定巖樣中初始損傷的分布。

所述聲發射探頭有4只，在巖樣的底部和頂部附近各布置2只，分別布置在兩條相互交錯垂直的直徑的兩端。

所述聲發射探頭有6只，3只一組，在巖樣的頂部附近和底部附近各一組，每組探頭的夾角120度，頂部與底部的探頭間隔布置。

本發明的有益效果是：本發明在利用深部巖樣進行室內巖石力學試驗前，通過單軸加壓條件下巖樣三向聲波檢測和巖樣聲發射定位技術，首先確定巖樣初始損傷的分布情況，為正確制定后續試驗方案——即巖樣加載方式和加載方向打下了基礎，確保了試驗所獲得的數據的合理性，也可以幫助更加合理有效地解譯試驗結果，獲得新的理論認識。

附圖說明

圖1是實施例1中三對聲波檢測探頭和4只聲發射探頭的布置圖。

圖2是實施例2中三對聲波檢測探頭和6只聲發射探頭的布置圖。

具體實施方式

實施例1：

如圖1所示，本例測定深部巖樣初始損傷的分布情況，具體步驟如下：

a、加工巖樣3，為了更為準確地測試巖樣中初始損傷的分布和便于布置聲波和聲發射探頭，一般選用直徑80～100mm的圓柱形巖樣，本例選用的巖樣直徑為80mm，高徑比2∶1(高160mm)。

b、在巖樣擬布置探頭的部位打磨出小平臺，以保證探頭和巖樣充分耦合(本例中選用的聲波檢測探頭2和聲發射探頭1均為平底探頭)。在巖樣頂部和底部布置一對聲波檢測探頭2(這對探頭應和試驗機的壓頭耦合在一起，防止加壓過程中損壞探頭)，同時在巖樣軸向中部相互垂直的兩條直徑的兩端布置二對聲波檢測探頭2，每對聲波檢測探頭包括一個發射探頭和一個接收探頭(兩者的位置可互換，不影響測試結果)。

c、在巖樣3頂部附近和底部附近的側面各布置2只聲發射探頭1(共4只)，分別布置在兩條相互交錯垂直的直徑的兩端(即在不同的平面內垂直相交)。