[發明專利]側壓作用下基于能量演化的巖石拉伸破裂識別方法及應用

有效

• 申請號: 202011045012.8
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112198051B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 黃達;劉洋;岑奪豐;宮鳳強;鐘助
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰;張國榮

1.一種側壓作用下基于能量演化的巖石拉伸破裂識別方法，其特征在于，該方法的具體步驟是：

步驟S1、進行巖石試樣在不同側壓下的拉伸試驗，獲取巖石在不同側壓下的拉伸應力-應變曲線；

1-1制備巖石試樣，巖石試樣的兩端分別粘結帶螺紋孔的金屬端頭；

1-2將巖石試樣豎直安裝在拉伸-壓縮轉換裝置上，將巖石試樣兩端的金屬端頭與拉伸-壓縮轉換裝置上、下部的連接端固連；然后將安裝有巖石試樣的拉伸-壓縮轉換裝置整體密封在三軸壓縮試驗機的側壓腔中，三軸壓縮試驗機的兩個加載頭分別與拉伸-壓縮轉換裝置的加載端固連，向側壓腔內充入硅油；

1-3對巖石試樣施加側壓，待側壓值穩定后對巖石試樣逐漸施加軸向壓力；當巖石試樣發生斷裂，三軸壓縮試驗機停止加載；

步驟S2、根據巖石在不同側壓下的拉伸應力-應變曲線，計算巖石在不同側壓下的拉伸總能量，獲得多組側壓與拉伸總能量數據；

步驟S3、根據多組側壓與拉伸總能量數據推導出巖石拉伸破裂準則，通過公式(7)的巖石拉伸破裂準則得到拉伸總能量的計算值；

其中，m、n為常數；U是巖石的拉伸總能量；σ_r是巖石受到的側壓；e是自然對數的底數；

當拉伸總能量的測量值小于計算值，則巖石未發生破裂；當拉伸總能量的測量值大于計算值，則巖石發生破裂。

2.根據權利要求1所述的側壓作用下基于能量演化的巖石拉伸破裂識別方法，其特征在于，巖石試樣采用花崗巖制成，巖石試樣為高100mm，直徑為50mm的圓柱體。

3.一種側壓作用下基于能量演化的巖石拉伸破裂識別方法的應用，其特征在于，需要預先進行巖石試樣的拉伸試驗，獲得多組側壓與拉伸總能量滿足公式(7)關系時的對應兩個參數m、n的取值；在實際工程中，實時測量巖石的拉伸總能量，得到測量值；同時通過測量得到巖石受到的側壓；將巖石的側壓和對應的m、n取值代入公式(7)中，得到巖石拉伸總能量的計算值；

當拉伸總能量的測量值小于計算值，則判定巖石未發生破裂，可以繼續開挖；當拉伸總能量的測量值大于計算值，則判定巖石發生破裂。