[發(fā)明專利]深部圍巖巖爆沖擊傾向性的室內試驗方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710392016.5
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107036917B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 嚴鵬;董凱;盧文波;陳明;王高輝
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01N3/313
• 分類號: G01N3/313
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 肖珍

1.一種深部圍巖巖爆沖擊傾向性的室內試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，預制巖質薄板和巖塞，具體實現(xiàn)如下：

從可能發(fā)生巖爆的深埋洞室現(xiàn)場取完整巖塊，經(jīng)過切割處理制作N套尺寸和材料相同的巖樣，每套巖樣由巖質薄板和巖塞組成，要求所制作的巖質薄板試件致密完整，截面為矩形；然后在巖質薄板中心位置鉆設直徑為D1的圓孔，鉆設圓孔的過程中避免對巖體薄板造成損傷；要求所制作的巖塞為柱狀且其直徑為D2，D2比D1大Δd,Δd的取值以能夠使巖塞塞入巖質薄板的圓孔內并產生裝配應力為準；巖塞和巖質薄板材料一致；

步驟二，裝配巖塞和安裝應變片，具體實現(xiàn)如下：

取第i套巖樣，i＝1，i＝1,2,3,…,N，用巖塞將巖質薄板的圓孔塞緊，使巖質薄板在未施加初始荷載前具有≦0.5MPa的局部裝配預應力；然后在巖質薄板其中一個面上安裝至少兩片應變片，這些應變片圍繞巖質薄板中心布置，將應變片連接到數(shù)據(jù)采集測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)動態(tài)采集儀和光線示波器組成，用以測量圓孔周圍巖石瞬態(tài)卸載時的動應變和應力；

步驟三，施加初始荷載，具體實現(xiàn)如下：

在上述安裝有應變片的巖質薄板四周施加均布荷載，經(jīng)過應力調整和平衡后，消除巖質薄板局部裝配預應力，在巖質薄板內形成準均勻應力場，模擬深埋洞室圍巖的初始應力狀態(tài)；

然后在該巖質薄板的上下側面施加初始荷載P₁，P₁取值范圍為1-100MPa、在其左右側面施加初始荷載P₂，P₂取值為P₁-(i-1)P₀，i＝1,2,3,…,N，P₀為5-10MPa；

步驟四，數(shù)據(jù)采集測試系統(tǒng)調試以及巖樣加載完成后，利用霍普金森桿中的沖擊桿沖擊預裝配的巖塞，巖塞高速飛出，實現(xiàn)圓孔周圍巖石的瞬態(tài)卸載，使卸載速率達到10-100MPa/s；

步驟五，另取一套巖樣，重復上述步驟二至四，改變巖質薄板的初始荷載和沖擊桿的沖擊速率，改變沖擊桿的沖擊速率可以調節(jié)巖樣薄板的卸載速率，直至獲得N套巖樣的巖石應力-應變關系；

步驟六：根據(jù)實驗獲得的巖石應力-應變關系，定量計算巖石的巖爆傾向性指數(shù)。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種深部圍巖巖爆沖擊傾向性的室內試驗方法，其特征在于：

所制作的巖石薄板的厚度為5-10cm，巖質薄板中心圓孔直徑D1為4-6cm，Δd取值為0.1-0.2cm。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種深部圍巖巖爆沖擊傾向性的室內試驗方法，其特征在于：

制作5套巖樣，每套巖樣的初始荷載P₁/P₂分別取60MPa/60MPa,60MPa/50MPa,60MPa/40MPa,60MPa/20MPa,60MPa/10MPa。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種深部圍巖巖爆沖擊傾向性的室內試驗方法，其特征在于：

巖質薄板上下側面平行、左右側面平行，不平行度<0.05mm；巖質薄板上下側面與巖質薄板的圓孔的軸向平行、左右側面與巖質薄板的圓孔的軸向平行，最大偏差不超過0.25°；巖質薄板所有側面處理平整。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種深部圍巖巖爆沖擊傾向性的室內試驗方法，其特征在于：

所述應變片圍繞巖質薄板中心均勻分布。