[發明專利]高溫下含斷續節理的巖石壓縮剪切試樣制作及試驗方法

有效

• 申請號: 201711360547.2
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN107884288B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 吉鋒;何雙;李任杰
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 成都立信專利事務所有限公司 51100
• 代理人: 江曉萍

1.高溫下含斷續節理的巖石壓縮剪切試樣的制作及試驗方法，包括以下步驟：

1）制作含斷續節理的巖石壓縮剪切試樣：以直徑為50mm、高為100mm標準圓柱體試件的任意一中心軸截面為剪切面，在圓柱體試件一端切割掉該中心軸截面一側的高為h的半圓柱臺體、剩余有高為h的半圓柱臺階式的第一凸起部，在圓柱體試件的另一端切割掉位于該中心軸截面另一側形狀和大小完全相同的高為h的半圓柱臺體、剩余有對應于另一端切割掉部分的高為h的半圓柱臺階式的第二凸起部，切割時應使第一、第二凸起部的兩對應面均在圓柱體試件同一中心軸截面上；第一、第二凸起部的對應面所在的中心軸截面位置即為既定的剪切面所在的位置，在既定的剪切面的位置根據試驗需要切割形成長、寬不同、大小不同、位置不同的斷續節理，最終獲得高溫下含斷續節理的巖石壓縮剪切試樣；

2）采用含斷續節理的巖石壓縮剪切試樣進行含斷續節理的強度測試：

a)利用巖石高溫三軸壓縮試驗設備對巖石壓縮剪切試樣直接加載，對含斷續節理的巖石壓縮剪切試樣進行壓縮，測定含斷續節理的剪切面強度；

b)利用巖石高溫三軸壓縮試驗設備在溫度壓力室內進行高溫高壓條件下的節理剪切試驗及試驗過程的聲發射系統、CT掃描研究：CT掃描設備采用螺旋CT掃描儀，螺旋CT掃描儀與巖石三軸壓縮試驗設備配套且與聲發射系統一體化組裝，將聲發射系統的換能器探頭用凡士林緊貼在巖石壓縮剪切試樣的一個側面上，使換能器探頭與巖石壓縮剪切試樣側面達到最佳耦合，即同步采集在剪切載荷作用下變形破壞的聲發射信號，由溫度壓力室提供不同的溫度壓力條件，由巖石高溫三軸壓縮試驗設備在巖石壓縮剪切試樣上表面施加均布豎向剪切力F，實現豎向剪切力的伺服加載，隨著剪切力的增加，當豎向剪切力在既定的剪切面上產生的剪應力超過巖石壓縮剪切試樣的抗剪強度值τ時，巖石壓縮剪切試樣將近似沿著既定的剪切面產生宏觀剪切破壞，其抗剪強度τ計算公式為：

式中：F—剪切力：A—剪切面積；

C）含斷續節理巖石壓縮剪切試樣的剪切面在10℃～200℃時的抗剪強度指標內聚力和內摩擦角的測試：

取相同條件的至少5個巖石壓縮剪切試樣，在溫度控制在10℃～200℃時，分別在不同圍壓σ₃條件下進行壓縮試驗，至試件破壞時，記錄破壞時的荷載F、圍壓條件σ₃，計算相應的抗剪強度τ，繪制σ～τ曲線，根據摩爾-庫侖強度公式，得到該含斷續節理的剪切面在10℃～200℃時的抗剪強度指標內聚力和內摩擦角：

2.根據權利要求1所述的高溫下含斷續節理的巖石壓縮剪切試樣的制作及試驗方法，其特征在于巖石高溫三軸壓縮試驗設備為MTS巖石伺服試驗機，螺旋CT掃描儀采用SIEMENSSOMATOM-PLUS螺旋CT掃描儀。