[發明專利]一種基于損傷強度的巖石單軸壓縮起變點判別方法

在審

• 申請號: 201910108063.1
• 申請日: 2019-02-02
• 公開（公告）號: CN109855978A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 宮鳳強;吳晨;李夕兵
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 周躍仁

本發明公開了一種基于損傷強度的巖石單軸壓縮起變點判別方法。本發明中定義巖石在單軸壓縮試驗中損傷強度對應的軸向應力?軸向應變點為單軸壓縮起變點，并提出了基于損傷強度確定巖石單軸壓縮起變點的方法。對圓柱形巖石試樣進行單軸壓縮試驗，測出其軸向應變和側向應變，通過軸向應變和側向應變之和得到巖石的體積應變，進而得到巖石軸向應力?體積應變曲線。巖石體積應變的峰值點對應巖石的軸向應力?體積應變曲線的拐點，巖石軸向應力?體積應變曲線拐點處的軸向應力為巖石的損傷強度，損傷強度對應的軸向應力?軸向應變點即為巖石單軸壓縮起變點。

技術領域

本發明涉及一種基于損傷強度的巖石單軸壓縮起變點判別方法。

背景技術

巖石在單軸壓縮條件下的應力應變曲線從宏觀上刻畫了巖石在荷載作用下的基本力學特征，從巖石單軸壓縮試驗得到的應力應變曲線可知，巖石受載后直到破壞將經歷以下五個階段：1.微裂隙壓密階段，2.彈性變形階段，3.微裂隙發生和擴展階段，4.裂隙不穩定發展直至破裂階段，5.破裂后階段。其中巖石進入裂隙不穩定發展直至破裂階段后，隨著軸向應力的增加，巖石內部的裂隙迅速擴展，裂隙進入不穩定發展階段，裂隙擴展貫通形成滑動面，導致巖石的整體失穩，因此準確判斷裂隙不穩定發展直至破壞階段的起點對于預測巖石破壞具有重要意義。損傷強度標志著巖石內部裂紋大量連接貫通，體積應變曲線發生彎折，裂紋的進一步擴展貫通無需再增加外力，因此，損傷強度也被稱為巖石裂紋不穩定擴展的起點。加卸載響應比理論是一種研究巖石或巖體非線性破壞前兆和破壞預報的理論，該理論通過確定巖石的加卸載響應比起變點實現對巖石破壞的預報，同樣在巖石的單軸壓縮試驗中也可借鑒加卸載響應比理論中起變點的思想，巖石進入裂隙不穩定擴展階段，預示著巖石即將發生破壞，損傷強度為巖石裂隙不穩定發展階段的起點，本發明定義巖石損傷強度對應的軸向應力- 軸向應變點為巖石在單軸壓縮試驗中的起變點。確定巖石單軸壓縮起變點對于巖石破壞預報具有重要意義。

發明內容

本發明提出一種基于損傷強度的巖石單軸壓縮起變點判別方法。

一種基于損傷強度的巖石單軸壓縮起變點判別方法，將圓柱形巖石試樣放在剛性電液伺服材料控制試驗機上，以12KN/min的力控制加載速率進行單軸壓縮試驗，對巖石試樣的進行單軸壓縮試驗，測出其軸向應變和側向應變，通過軸向應變和側向應變之和得到巖石的體積應變，進而得到巖石軸向應力-體積應變曲線。巖石體積應變的峰值點對應巖石的軸向應力 -體積應變曲線的拐點，巖石軸向應力-體積應變曲線拐點處的軸向應力為巖石的損傷強度。將巖石的損傷強度對應的軸向應力應變點定義為巖石單軸壓縮起變點。

一種基于損傷強度的巖石單軸壓縮起變點判別方法，包括以下步驟：

步驟1：根據巖石力學單軸壓縮試驗規程，取圓柱形巖石試樣安放在剛性電液伺服材料控制試驗機上，以12KN/min的力控制加載速率加載直至巖石試樣破壞，測得巖石試樣的軸向應變和側向應變；

步驟2：通過軸向應變與側向應變之和得到巖石的體積應變，進而得到巖石的軸向應力- 體積應變曲線；

步驟3：體積應變的峰值點對應軸向應力-體積應變的拐點，軸向應力-體積應變曲線的拐點對應的軸向應力即為巖石的損傷強度；

步驟4：巖石的損傷強度對應的軸向應力-軸向應變點即為巖石單軸壓縮起變點。

所述圓柱形巖石試樣的直徑D取為48-52mm，高度L為直徑長度的1.8～2.2倍，通過對巖石試樣按照上述方法進行試驗，提出了一種基于損傷強度的巖石單軸壓縮起變點判別方法。

有益效果