[發(fā)明專(zhuān)利]一種確定巖石單軸壓縮分級(jí)加卸載試驗(yàn)中加卸載響應(yīng)比起變點(diǎn)的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910108064.6
• 申請(qǐng)日: 2019-02-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109765111A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宮鳳強(qiáng);吳晨;李夕兵
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/12
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/12
• 代理公司: 長(zhǎng)沙新裕知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43210
• 代理人: 周躍仁

1.一種確定巖石單軸壓縮分級(jí)加卸載試驗(yàn)中加卸載響應(yīng)比起變點(diǎn)的方法，其特征在于，將圓柱形巖石試樣放在剛性電液伺服材料控制試驗(yàn)機(jī)上，以12KN/min的加載速率進(jìn)行單軸壓縮分級(jí)加卸載試驗(yàn)直至巖石試樣破壞，得到巖石試樣在單軸壓縮分級(jí)加卸載條件下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，在每級(jí)加卸載試驗(yàn)峰值點(diǎn)處根據(jù)最小二乘擬合法計(jì)算出本級(jí)加卸載試驗(yàn)的加卸載響應(yīng)比(Load-Unload Response Ratio，LURR)值，進(jìn)而得到巖石試樣的加卸載響應(yīng)比隨軸向應(yīng)變的變化曲線。記相鄰兩級(jí)加卸載響應(yīng)比的差值為ΔLURR，ΔLURR_ι＝LURR_ι-LURR_ι-1(ι≥2)，式中ΔLURR_ι為第i級(jí)加卸載試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的加卸載響應(yīng)比差值，LURR_ι為第i級(jí)加卸載響應(yīng)比，LURR_ι-1為第i-1級(jí)加卸載響應(yīng)比。考察巖石試樣60％峰值強(qiáng)度之后對(duì)應(yīng)的ΔLURR值，若三個(gè)連續(xù)的ΔLURR值為正，即表明巖石加卸載響應(yīng)比出現(xiàn)逐級(jí)上升現(xiàn)象，則確定這三個(gè)連續(xù)的ΔLURR中的第一個(gè)ΔLURR對(duì)應(yīng)的前一級(jí)加卸載試驗(yàn)的峰值點(diǎn)為起變點(diǎn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述巖石在單軸壓縮分級(jí)加卸載試驗(yàn)中加卸載響應(yīng)比起變點(diǎn)確定過(guò)程如下：

步驟1：根據(jù)巖石力學(xué)單軸壓縮試驗(yàn)規(guī)程，取1個(gè)圓柱形巖石試樣安放在剛性電液伺服材料控制試驗(yàn)機(jī)上，以12KN/min的力控制加載速率加載直至巖石試樣破壞，得到其應(yīng)力應(yīng)變曲線，以巖石試樣的軸向應(yīng)力的峰值作為其單軸抗壓強(qiáng)度σ_c；

步驟2：重新取1個(gè)相同規(guī)格的圓柱形巖石試樣，以12KN/min的加載速率對(duì)巖石試樣進(jìn)行加載，首先加載至單軸抗壓強(qiáng)度σ_c的4％，然后卸載到0，本次加載作為第1級(jí)載荷，然后再次加載至單軸抗壓強(qiáng)度的8％，卸載至4％，作為第2級(jí)載荷；再加載至12％，卸載至8％，作為第3級(jí)荷載，以此類(lèi)推，逐級(jí)加卸載直至巖石試樣破壞，從而獲得每個(gè)巖石試樣在單軸壓縮分級(jí)加卸載試驗(yàn)中的應(yīng)力應(yīng)變曲線；

步驟3：對(duì)步驟2中得到的應(yīng)力應(yīng)變曲線分析確定每個(gè)加卸載峰值點(diǎn)的位置，在每個(gè)加卸載峰值點(diǎn)前后的加載段和卸載段的軸向應(yīng)力上，從峰值點(diǎn)應(yīng)力分別向下各取1MPa數(shù)據(jù)利用最小二乘擬合法算出加卸載響應(yīng)比。具體操作為以各級(jí)加卸載峰值點(diǎn)為上限，在加載段和卸載段各取1MPa數(shù)據(jù)，根據(jù)最小二乘擬合法分別擬合出加載段的斜率和卸載段的斜率；

步驟4：根據(jù)步驟3中擬合出的加載段和卸載段斜率，加卸載段響應(yīng)率均為其斜率的倒數(shù)，各級(jí)加卸載響應(yīng)比即為加載段響應(yīng)率和卸載段響應(yīng)率的比值，記相鄰兩級(jí)加卸載響應(yīng)比的差值為ΔLURR，ΔLURR_ι＝LURR_ι-LURR_ι-1(ι≥2)，式中ΔLURR_ι為第i級(jí)加卸載試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的加卸載響應(yīng)比差值，LURR_ι為第i級(jí)加卸載響應(yīng)比，LURR_ι-1為第i-1級(jí)加卸載響應(yīng)比；

步驟5：考察巖石試樣60％峰值強(qiáng)度之后對(duì)應(yīng)的ΔLURR值，若三個(gè)連續(xù)的ΔLURR值為正，即表明巖石加卸載響應(yīng)比出現(xiàn)逐級(jí)上升現(xiàn)象，則確定這三個(gè)連續(xù)的ΔLURR中的第一個(gè)ΔLURR對(duì)應(yīng)的前一級(jí)加卸載試驗(yàn)的峰值點(diǎn)為起變點(diǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，根據(jù)最小二乘擬合法計(jì)算出各級(jí)加卸載點(diǎn)的LURR，加載至巖石峰值強(qiáng)度的60％之后，計(jì)算相鄰兩個(gè)加卸載點(diǎn)的LURR差值ΔLURR，計(jì)算公式為ΔLURR_ι＝LURR_ι-LURR_ι-1(ι≥2)，式中ΔLURR_ι為第i級(jí)加卸載試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的加卸載響應(yīng)比差值，LURR_ι為第i級(jí)加卸載響應(yīng)比，LURR_ι-1為第i-1級(jí)加卸載響應(yīng)比。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述圓柱形巖石試樣的直徑D取為48-52mm，高度L為直徑長(zhǎng)度的1.8～2.2倍。