[發(fā)明專利]一種確定巖石單軸壓縮分級加卸載試驗中加卸載響應(yīng)比起變點的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910108064.6
• 申請日: 2019-02-02
• 公開（公告）號: CN109765111A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宮鳳強;吳晨;李夕兵
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 長沙新裕知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43210
• 代理人: 周躍仁

本發(fā)明公開了一種確定巖石單軸壓縮分級加卸載試驗中加卸載響應(yīng)比(Load?Unload Response Ratio，LURR)起變點的方法。對圓柱形巖石試樣進(jìn)行單軸壓縮分級加卸載試驗，得到其應(yīng)力應(yīng)變曲線，在每級加卸載試驗峰值點處根據(jù)最小二乘擬合法計算出本級加卸載試驗的加卸載響應(yīng)比(LURR)值，進(jìn)而得到相鄰兩級加卸載響應(yīng)比的差值為△LURR。考察巖石試樣60％峰值強度之后對應(yīng)的△LURR值，若三個連續(xù)的△LURR值為正，即表明巖石加卸載響應(yīng)比出現(xiàn)逐級上升現(xiàn)象，則確定這三個連續(xù)的△LURR中的第一個△LURR對應(yīng)的前一級加卸載試驗的峰值點為起變點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種確定巖石單軸壓縮分級加卸載試驗中加卸載響應(yīng)比起變點的判別方法。

背景技術(shù)

加卸載響應(yīng)比(Load-Unload Response Ratio，LURR)理論是一種研究巖石或巖體非線 性破壞前兆和破壞預(yù)報的理論。目前，加卸載響應(yīng)比理論已在地震、滑坡等非線性系統(tǒng)失穩(wěn) 預(yù)測中取得了一系列進(jìn)展。對于巖石試樣受壓破壞問題，隨著加載力的提高，當(dāng)加載到后期 階段時(加載力大于60％峰值強度)，試樣會由彈性變形階段進(jìn)入裂隙不穩(wěn)定發(fā)展直至破裂階 段。當(dāng)巖石試樣處于彈性變形階段時，可逆性是彈性變形的基本特征，其加載段變形模量和 卸載段變形模量相同，巖石試樣進(jìn)入裂隙不穩(wěn)定發(fā)展直至破裂階段后，巖石試樣的變形具有 不可逆性，其加載段變形模量小于卸載時的變形模量，這種差異顯示了巖石力學(xué)性質(zhì)開始劣 化的趨勢。這種劣化趨勢會非常有規(guī)律的反映在巖石加卸載響應(yīng)比的數(shù)值上，具體表現(xiàn)為隨 著加載力的提高，加卸載響應(yīng)比會逐級上升增加。如何判斷加卸載響應(yīng)比上升趨勢的起點成 為最關(guān)鍵的問題。本專利將巖石加卸載響應(yīng)比出現(xiàn)逐級上升的起始點定義為加卸載響應(yīng)比起 變點。由于加卸載響應(yīng)比的這一上升趨勢發(fā)生在巖石破壞之前，因此可以用于巖石等非線性 系統(tǒng)失穩(wěn)的預(yù)測和失穩(wěn)程度分級。

準(zhǔn)確判斷巖石加卸載響應(yīng)比起變點的位置對于巖石損傷演化過程及整體破壞的預(yù)測具有 重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種確定巖石單軸壓縮分級加卸載試驗中加卸載響應(yīng)比起變點的方法。

一種確定巖石單軸壓縮分級加卸載試驗中加卸載響應(yīng)比起變點的方法，具體做法是將圓 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(jìn)行單 軸壓縮分級加卸載試驗，獲取巖石試驗處于各級加卸載峰值點的加卸載響應(yīng)比。ΔLURR_ι＝LURR_ι-LURR_ι-1(ι≥2)，式中ΔLURR_ι為第i級加卸載試驗對應(yīng)的加卸載響應(yīng)比差值， LURR_ι為第i級加卸載響應(yīng)比，LURR_ι-1為第i-1級加卸載響應(yīng)比。考察巖石試樣60％峰值強 度之后對應(yīng)的ΔLURR值，若三個連續(xù)的ΔLURR值為正，即表明巖石加卸載響應(yīng)比出現(xiàn)逐級上 升現(xiàn)象，則確定這三個連續(xù)的ΔLURR中的第一個ΔLURR對應(yīng)的前一級加卸載試驗的峰值點 為起變點。

一種確定巖石單軸壓縮分級加卸載試驗中加卸載響應(yīng)比起變點的方法，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)巖石力學(xué)單軸壓縮試驗規(guī)程，取1個圓柱形巖石試樣安放在剛性電液伺服材 料試驗機上，進(jìn)行常規(guī)靜載單軸壓縮試驗直至巖石試樣發(fā)生破壞，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度σ_c；

步驟2：重新取1個相同規(guī)格的圓柱形巖石試樣，以12KN/min的加載速率對巖石試樣進(jìn) 行加載，首先加載至單軸抗壓強度σ_c的4％，然后卸載到0，本次加載作為第1級載荷，然后 再次加載至單軸抗壓強度的8％，卸載至4％，作為第2級載荷；

步驟3：再次對步驟2中已經(jīng)卸載到0的巖石試樣再加載至12％，卸載至8％，作為第3 級荷載，以此類推，逐級加卸載直至巖石試樣破壞，從而獲得每個巖石試樣在單軸壓縮分級 加卸載試驗中的應(yīng)力應(yīng)變曲線；