[發明專利]一種模擬不同類型巖爆的試驗方法

在審

• 申請號: 201810220085.2
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108519282A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 夏元友;劉夕奇;祝文化;吝曼卿;王智德
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鐘鋒

1.一種模擬不同類型巖爆的試驗方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：巖爆試樣的制備；

步驟二：對巖爆試樣進行三向六面加載、單面快速卸載后頂部梯度加載的試驗方法；

步驟三：選取合適的初始圍壓，根據初始圍壓大小對巖爆試樣的各面同時進行分級加載，當加載至初始圍壓水平時停止加載，并穩壓一段時間，然后在其他各面荷載不變的情況下，通過水平單面快速卸載模擬硐室開挖過程；

步驟四：通過控制巖爆試樣頂部的四組獨立的氣液復合加載器來實現不同梯度加載的目的；按設計的梯度分布形式進行加載，用以控制不同類型巖爆現象的產生，梯度加載直至巖爆試樣破壞為止；

步驟五：巖爆試樣加載破壞過程中，利用應力采集系統對圍壓荷載及各梯度荷載進行實時監控，同時，試驗過程中還配備了應變采集設備、聲發射裝置、彈性波CT掃描儀、SEM電鏡掃描測量儀對試驗過程進行監測記錄，用高速攝像機記錄不同類型巖爆破壞現象；

步驟六：試驗數據整理與分析。

2.根據權利要求1所述模擬不同類型巖爆的試驗方法，其特征在于：

步驟一的巖爆試樣是高強度石膏材料，尺寸為400mm×600mm×1000mm的長方體試件。

3.根據權利要求1所述模擬不同類型巖爆的試驗方法，其特征在于：

步驟二的加載和卸載是通過梯度與氣液復合加載的大型真三軸加卸載巖爆裝置實現的。

4.根據權利要求1所述模擬不同類型巖爆的試驗方法，其特征在于：

步驟三的初始圍壓根據E.T.Brown和E.Hoek統計世界各國的地應力測量結果所得垂直應力與水平應力之比的分布規律進行選取。

5.根據權利要求1所述模擬不同類型巖爆的試驗方法，其特征在于：

步驟三中，分級加載是將巖爆試樣的各面圍壓荷載以0.5MPa分級加載，每級的加載時間為10min，每級加載后穩壓5min，加載至初始圍壓水平時，穩壓時間為6小時。

6.根據權利要求1所述模擬不同類型巖爆的試驗方法，其特征在于：

步驟三中，水平單面快速卸載模擬硐室開挖過程，具體是：迅速開門卸載一面水平圍壓，暴露巖爆試樣的該卸載面，其它各面壓力保持不變。

7.根據權利要求1所述模擬不同類型巖爆的試驗方法，其特征在于：

步驟四的試件開挖后的梯度加載過程，試件梯度加載是基于地下空間硐室開挖圍巖切向應力的分布規律，簡化采用不同的指數函數曲線模擬，按設計的梯度指數分布形式進行加載，以達到不同類型巖爆現象的目的。

8.根據權利要求1所述模擬不同類型巖爆的試驗方法，其特征在于：

步驟四中，梯度加載在試件破壞前屬于準靜態加載，每級力的加載時間為10min，加載后穩壓5min。

9.根據權利要求1所述模擬不同類型巖爆的試驗方法，其特征在于：

步驟五中，監測記錄采用應力采集系統記錄荷載，應變采集設備為黏貼在巖爆試樣內部的應變片，通過應變片采集巖爆過程中的試件變形特點，采用聲發射裝置采集巖爆過程中的物理信號，采用彈性波CT掃描儀采集試件巖爆破壞后的損傷情況，采用SEM電鏡掃描測量儀對巖爆破坑及巖爆碎屑進行掃描來確定巖爆模型的脆性破裂細觀特性，采用高速攝像機記錄巖爆碎塊的拋擲過程，并在試驗結束后對試件進行拍照。

10.根據權利要求1所述模擬不同類型巖爆的試驗方法，其特征在于：

步驟六的試驗數據整理與分析，具體是：通過控制不同加載梯度來達到模擬不同類型巖爆破壞，通過對不同類型巖爆試驗中監測與記錄的試件頂部荷載、應變、聲發射信息、CT掃描、SEM電鏡掃描結果及高速攝像機記錄的不同類型巖爆發生過程中的碎屑拋擲特點、巖爆坑特點、碎塊破裂特性，對各類型巖爆發生過程中的應力特點、裂紋發育特點、試件破裂特性、能量釋放規律進行全面對比分析。