[發(fā)明專利]一種巖石的細觀蠕變破壞過程的測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610053616.4
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105716947B
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何志磊;朱珍德;羅志華;劉春梅;孫赑
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

本發(fā)明公開了一種巖石的細觀蠕變破壞過程的測試方法，包括以下步驟：(1)制作用于巖石蠕變試驗的標(biāo)準(zhǔn)試樣，并通過聲波檢測，選出波速相近的試樣；(2)選取其中的兩個試樣，制成切片，進行電鏡掃描，得到試樣的初始裂隙分布情況；(3)采用循環(huán)加卸載的方式，開展多級應(yīng)力分級的蠕變試驗，對每一級加載應(yīng)力穩(wěn)定后的試樣制成切片，并電鏡掃描，得到不同加載應(yīng)力下的裂隙分布情況和擴展規(guī)律；(4)對得到的裂隙圖像進行統(tǒng)計，得出裂隙的分布情況及其擴展規(guī)律。本發(fā)明能夠反映出蠕變過程中的裂隙分布情況和擴展規(guī)律，對從細觀方面研究巖石的蠕變機理，具有十分明確的指導(dǎo)意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種巖石的細觀蠕變破壞過程的測試方法，屬于巖土工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)

巖石的蠕變特性是巖石的重要力學(xué)特性之一，與工程的長期穩(wěn)定緊密相關(guān)。隨著西部大開發(fā)的戰(zhàn)略的實施，在我國西南的崇山峻嶺地區(qū)，興建了一大批的水利水電工程，這些大型的水電工程對我國水能資源的合理高效開發(fā)起著舉足輕重的作用。與此同時，這些工程的安全和穩(wěn)定，特別是運營期間的長期穩(wěn)定性問題就成為保證水能資源順利開發(fā)的必要條件之一。目前，在巖石蠕變研究中，多數(shù)是從宏觀角度進行研究，主要研究了隨著時間的增長，巖石變形的變化規(guī)律，這些研究對于指導(dǎo)巖體工程建設(shè)和施工，具有顯著的指導(dǎo)意義，但不能反映出巖石的蠕變機理，為了能夠從機制上理解巖石蠕變過程，則需要從微細觀的角度進行研究，而這方面的研究相對較少。目前對巖石蠕變特性的細觀分析研究方面，主要是采用掃描電子顯微鏡方法，簡稱掃描電鏡(SEM)、聲發(fā)射方法(AE)和X射線CT方法。電鏡掃描方法具有較高的放大倍數(shù)，可以直觀的觀察試樣的凹凸不平表面的微細結(jié)構(gòu)和裂隙分布情況，因此可以采用電鏡掃描的方法對蠕變過程中的裂隙分布情況進行統(tǒng)計分析。

目前，國內(nèi)關(guān)于利用掃描電鏡研究蠕變細觀方面的主要研究如下：

汪為巍，曹平等在文《金川軟巖蠕變破壞機理電鏡實驗研究》中，應(yīng)用微觀掃描電鏡對蠕變受力情況下巖石破壞斷口微觀形態(tài)進行了觀察研究，并分析了其產(chǎn)生的微觀破壞機制。文中從細觀角度研究巖石的破壞斷口形態(tài)，對研究蠕變機理有一定的作用和意義，僅僅是對破壞斷口進行了觀察研究，并不能反映出蠕變過程中裂紋的分布及擴展情況，也不能定量的描述隨著蠕變時間的增長，裂紋的擴展演化過程。

肖洪天，強天弛等在文《三峽船閘高邊坡?lián)p傷流變研究及實測分析》中，采用掃描電鏡即時記錄了裂紋尖端的微裂紋發(fā)育和演化過程，并用雙扭試件測試了三峽船閘花崗巖的亞臨界裂紋擴展。但文中僅僅是給出了緊湊拉伸試件在給定位移加載條件下的裂紋擴展長度和時間的關(guān)系，而沒有給出試件在受壓情況下的蠕變過程中裂紋的寬度、面積等隨著時間變化的信息。

陳文玲、趙發(fā)鎖等在文《基于微觀試驗的云母石英片巖蠕變損傷變量研究》中，采用電子顯微鏡、偏光顯微鏡對云母石英片巖三軸蠕變的未受力階段、即將出現(xiàn)加速蠕變階段和破壞階段的徑向、軸向切片進行觀測，得到云母石英片巖三軸蠕變過程的微觀結(jié)構(gòu)變化。并將微觀結(jié)構(gòu)變化產(chǎn)生的效應(yīng)歸結(jié)為損傷變量和空隙率的變化，應(yīng)用統(tǒng)計損傷理論和簡化力學(xué)模型建立損傷變量、空隙率和宏觀應(yīng)力、應(yīng)變的關(guān)系，得到蠕變損傷變量。文中僅僅給出蠕變過程的三種情況，即未受力階段、即將出現(xiàn)加速蠕變階段和破壞階段的微觀結(jié)構(gòu)變化情況，而沒有給出詳細的每一級應(yīng)力水平下的微觀結(jié)構(gòu)的變化情況，用來表示整個蠕變過程的結(jié)構(gòu)變化，顯得并不是特別充分，另外在確定損傷變量和損傷演化方程方面，文中僅根據(jù)經(jīng)驗的統(tǒng)計損傷理論結(jié)果給出，而沒有充分利用電鏡掃描后的微觀裂隙統(tǒng)計結(jié)果。

綜上所述，目前采用掃描電鏡研究巖石蠕變細觀特性方面，尚不能全面的描述整個蠕變過程中隨著應(yīng)力水平的升高，裂紋的分布情況及擴展規(guī)律，所以十分有必要提出一種可以全面描述巖石細觀蠕變過程的測試方法。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種巖石的細觀蠕變破壞過程的測試方法，采用分級循環(huán)加卸載的方式可以將巖石的滯后彈性恢復(fù)在試驗過程中進行記錄，算出其殘余變形，可將巖樣的加卸載過程全面的反映在巖石蠕變曲線上，能夠得到蠕變過程中更多的變形信息。