[發明專利]基于巖石峰前起裂及峰后應力特征的脆性評價方法及系統

有效

• 申請號: 202110272638.0
• 申請日: 2021-03-13
• 公開（公告）號: CN113051727B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 高美奔;李天斌;馬春馳;高要輝
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01N3/08;G06F119/14
• 代理公司: 成都春夏知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51317
• 代理人: 陳春華;夏琴

本發明公開了基于巖石峰前起裂及峰后應力特征的脆性評價方法及系統，評價方法包括步驟：S1、獲取待評價巖石試件的全過程應力?應變測試曲線；S2、計算待評價巖石試件的脆性指數B_I，計算式為：B_I＝B_i·B_ii，其中，B_i和B_ii分別表征為峰前脆性特征評價值和峰后脆性特征評價值。能夠有效衡量巖石材料脆性，得出定量評價量值。基于全過程巖石應力應變曲線的巖石脆性評價，能全過程體現巖石脆性破壞特征，不僅考慮峰前特征，同時也要考慮峰后特征，且是不同荷載復雜應力環境條件下的綜合反應，能夠體現不同荷載復雜應力環境下巖石的脆性特征；其次，目前巖石應力應變試驗技術成熟，評價所需的相關參數的獲取也較為可靠，具有較強的可實施性。

技術領域

本發明涉及巖石脆性評價技術領域，尤其涉及基于巖石峰前起裂及峰后應力跌落特征的脆性評價方法及評價系統。

背景技術

巖石脆性作為其材料的基本屬性之一，是評價巖石性能的關鍵指標，準確評價巖石脆性對礦藏油氣資源有效開發利用、地下工程建設以及地質災害防災減災具有重要的指導意義。

針對巖石脆性的研究，主要有脆性表征行為和定量評價兩個方面。脆性表征行為方面，巖石的突然崩落、彈射、劈裂、圍巖板裂化、巖爆等均是其脆性破壞的現象，巖石應力應變曲線峰后應力迅速跌落、或試驗巖樣呈貫通型豎直張拉破裂均是巖石脆性的表征行為。

目前，普遍認可的對巖石高脆性的7個表征現象為：小變形下破壞、σ_c/σ_t大、斷裂由微裂紋主導、高回彈能、裂隙發育完全在硬度測試時、組成巖石的礦物顆粒粒徑較小、內摩擦角大。根據上述特征，學者們采用不同試驗方法、計算參量提出了許多脆性評價指標，代表性的主要有：基于強度的脆性指標，基于應變的脆性指標，基于應變能的脆性指標，基于硬度的脆性指標。

上述巖石脆性評價指標部分從巖石破壞表征參數出發(如強度特征、變形特征、能量特征、破裂角、可恢復應變以及應力應變曲線特征等)，部分從巖石礦物成分出發分析了巖石脆性特征并建立了相應的脆性評價方法，這些評價方法有些指標不能反映巖石的脆性程度大小，有些只適合評價同一種巖石脆性，大部分指標只是孤立地考慮巖石材料破壞前或破壞后的局部特征，且是結合單軸試驗提出的、其是否適用于復雜應力場有待進一步考證，部分指標由于試驗條件的限制不易通過試驗確定，且較少考慮巖石峰前起裂的巖石脆性計算，同時關注峰前起裂特征和峰后應力跌落特征的脆性計算方法就更少了。由此，目前的巖石脆性評價方法有待進一步提升準確性和合理性。

發明內容

為解決上述背景技術中所述的至少一種問題，本發明提供一種基于巖石峰前起裂及峰后應力特征的脆性評價方法及系統。

本發明提供的基于巖石峰前起裂及峰后應力特征的脆性評價方法，包括步驟：

S1、獲取待評價巖石試件的全過程應力-應變測試曲線；

S2、計算待評價巖石試件的脆性指數B_I，計算式為：

B_I＝B_i·B_ii

其中，B_i表征為峰前脆性特征評價值，B_ii為表征峰后脆性特征評價值。

優選的，結合巖石的起裂特征進行所述峰前脆性特征評價值B_i的計算，計算表達式為：

B_i＝ε_ci/△ε₁