[發明專利]基于加卸載響應滯后比指標的巖爆傾向性等級判別方法

有效

• 申請號: 201910429937.3
• 申請日: 2019-05-22
• 公開（公告）號: CN110044716B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 宮鳳強;吳晨;閆景一;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: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 寧星耀

本發明公開了一種基于加卸載響應滯后比指標的巖爆傾向性等級判別方法，先將巖塊加工成圓柱形巖石試樣，進行單軸壓縮試驗直至破壞得到其應力應變曲線，以軸向應力峰值作為單軸抗壓強度；以相同加載速率對另一試樣進行單軸壓縮分級加卸載試驗，得試樣的分級加卸載應力應變曲線并依此確定各級加卸載峰值點；確定各級加卸載響應比并繪制加卸載響應比隨軸向應變的變化曲線，進而確定巖石試樣的加卸載響應比起變點；然后計算起變點與巖石試樣峰值強度點之間的滯后時間T1和初始加載點至巖石試樣達到峰值強度點的時間T2，依據T_R＝T₁/T₂計算計算滯后比TR并依此判斷巖石試樣巖爆傾向性等級。解決了巖石開挖發生巖爆引發安全事故的問題。

本申請要求于2019年2月2日提交中國專利局、申請號為201910108060.8、申請名稱為“一種基于加卸載響應滯后比指標的巖爆傾向性等級判別方法”的中國專利申請的優先權，其全部內容通過引用結合在本申請中。

技術領域

本發明屬于巖爆傾向性等級判別技術領域，特別是涉及一種基于加卸載響應滯后比指標的巖爆傾向性等級判別方法。

背景技術

巖爆是深部巖石工程開挖過程中經常遇到的一種動力破壞現象。巖爆在礦山深部開采、軌道交通、水利水電等巖土工程中屢見不鮮。巖爆發生時，經常會出現巖片彈射、迸射甚至爆裂等現象，給現場施工人員、設備等安全帶來了很大威脅。巖爆傾向性研究已經成為深部巖石動力學的重要課題。巖石作為巖爆災害發生的承載體，其本身的彈脆性及儲能特性是引發巖爆的主要內在因素。為此，如何判斷巖石是否具有巖爆傾向性成為預防巖爆災害研究中的關鍵問題之一。

加卸載響應比(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報的理論。目前，加卸載響應比理論已在地震、滑坡等非線性系統失穩預測中取得了一系列進展。對于巖石試樣受壓破壞問題，隨著加載力的提高，當加載到后期階段時(加載力大于60％峰值強度)，試樣會由彈性變形階段向裂隙發生和擴展階段轉化。因此，可基于加卸載響應比判別巖石裂變情況

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于加卸載響應滯后比指標的巖爆傾向性等級判別方法，對巖爆傾向性等級進行預報，以解決深部巖石工程開挖過程中發生巖爆造成現場施工人員、設備發生安全事故的問題。

本發明所采用的技術方案是，基于加卸載響應滯后比指標的巖爆傾向性等級判別方法，具體步驟如下：

步驟S1、現場取樣，將取得的巖塊加工成圓柱形巖石試樣；

步驟S2、進行單軸壓縮試驗，加載圓柱形巖石試樣直至破壞，得到其應力應變曲線；

步驟S3、以圓柱形巖石試樣的軸向應力的峰值作為其單軸抗壓強度σ_c；

步驟S4、以與步驟S2相同的加載速率對相同規格的另一圓柱形巖石試樣進行單軸壓縮分級加卸載試驗直至試樣破壞，獲得該巖石試樣的分級加卸載應力應變曲線；

步驟S5、依據分級加卸載應力應變曲線確定巖石試樣的各級加卸載峰值點，并擬合出每級加卸載試驗的加載段和卸載段數據點的斜率；

步驟S6、依據每級加卸載試驗的加載段和卸載段數據點的斜率確定各級加卸載響應比，并繪制加卸載響應比隨軸向應變的變化曲線；

步驟S7、依據各級加卸載響應比隨軸向應變的變化曲線確定巖石試樣的加卸載響應比起變點；

步驟S8、計算加卸載響應比起變點與巖石試樣峰值強度點之間的滯后時間T₁和初始加載點至巖石試樣達到峰值強度點的時間T₂；

步驟S9、根據公式T_R＝T₁/T₂計算加卸載響應滯后比T_R；