[發(fā)明專利]一種基于體積變化率確定巖石節(jié)理動態(tài)損傷的實驗方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010614225.1
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN113109182B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設計）人: 石竟成;李建春;張雨霏;李星
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N3/30
• 分類號: G01N3/30;G01N3/32;G01N3/06
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

1.一種基于體積變化率確定巖石節(jié)理動態(tài)損傷的實驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、基于單次沖擊的分離式霍普金森壓桿實驗和三維形貌掃描，用于確定巖石節(jié)理在單次沖擊下的動態(tài)損傷狀態(tài),具體包括如下子步驟：

S11、選取待測巖石制成帶節(jié)理的巖樣；

S12、采用三維掃描儀記錄巖樣在沖擊實驗前的三維數(shù)字影像；

S13、根據(jù)巖石的抗壓強度選擇單次沖擊的加載速率v₁，使得沖擊后巖樣的節(jié)理面發(fā)生破損，但主體巖石部分未發(fā)生明顯破壞；

S14、開展加載速率為v₁的單次沖擊的一維分離式霍普金森壓桿試驗；

S15、采用三維掃描儀記錄巖樣在沖擊實驗后的三維數(shù)字影像；

S16、將沖擊前后巖樣的數(shù)字影像進行三維比較，計算沖擊前巖樣節(jié)理部分的體積V₁，沖擊后巖樣節(jié)理部分的體積V₂及節(jié)理體積變化率；

S2、基于循環(huán)沖擊的分離式霍普金森壓桿實驗和三維形貌掃描，確定巖石節(jié)理在循環(huán)沖擊下的動態(tài)損傷狀態(tài)，具體包括如下子步驟：

S21、選取待測巖石制成帶節(jié)理的巖樣；

S22、采用三維掃描儀記錄巖樣在沖擊實驗前的三維數(shù)字影像；

S23、根據(jù)巖石的抗壓強度選擇較小的加載速率v₂，使得沖擊后巖樣不發(fā)生明顯破壞；

S24、開展加載速率為v₂的循環(huán)沖擊的一維分離式霍普金森壓桿試驗，沖擊直至巖樣的節(jié)理面發(fā)生破損，但主體巖石部分未發(fā)生明顯破壞；

S25、每次沖擊后均采用三維掃描儀記錄巖樣的三維數(shù)字影像；

S26、將沖擊前后巖樣的數(shù)字影像進行三維比較，計算沖擊前巖樣節(jié)理部分的體積V₁，沖擊后巖樣節(jié)理部分的體積V₂及節(jié)理體積變化率。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于體積變化率確定巖石節(jié)理動態(tài)損傷的實驗方法，其特征在于，所述步驟S13中的單次沖擊的加載速率v₁，是指使沖擊后巖樣的節(jié)理面發(fā)生破損，但主體巖石部分未破裂或粉碎的加載速率，所述的單次沖擊的加載速率v₁，采用測試巖樣經(jīng)過多次嘗試沖擊確定；在確定v₁時，首先以1 m/s~2 m/s為梯度增大加載速率，在確定v₁的大致范圍后再減小梯度，最終確定單次沖擊的加載速率v₁。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于體積變化率確定巖石節(jié)理動態(tài)損傷的實驗方法，其特征在于，步驟S23中所述的循環(huán)沖擊的加載速率v₂，是指使巖樣在單次沖擊后不發(fā)生明顯破壞，但在多次循環(huán)沖擊后，節(jié)理面發(fā)生破損，但主體巖石部分未發(fā)生明顯破壞的加載速率，所述的循環(huán)沖擊的加載速率v₂，采用測試巖樣經(jīng)過多次嘗試沖擊確定；在確定v₂時，首先以0.5 m/s~1 m/s為梯度增大加載速率，在確定v₂的大致范圍后再縮小梯度，最終確定單次沖擊的加載速率v₂。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種確定巖石節(jié)理動態(tài)損傷的實驗方法，其特征在于，步驟S16和步驟S26中所述的沖擊前巖樣節(jié)理部分的體積V₁和沖擊后巖樣節(jié)理部分的體積V₂采用三維檢測軟件Geomagic Control進行處理計算，計算時刪去巖樣三維數(shù)字影像中的巖石部分，僅保留節(jié)理部分。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種確定巖石節(jié)理動態(tài)損傷的實驗方法，其特征在于，步驟S16和步驟S26中所述的節(jié)理面體積變化率，按照下述公式計算：

其中，V₁為沖擊前巖樣節(jié)理部分的體積，V₂為沖擊后巖樣節(jié)理部分的體積。