[發明專利]一種評估彎曲傾倒巖體最大彎曲程度的方法

有效

• 申請號: 202110403468.5
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113252450B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 鄭俊;王炯超;呂慶;田哲祺;黃偉民;郭吉超
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/20
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

1.一種評估彎曲傾倒巖體最大彎曲程度的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)測量巖層厚度，并采用單軸拉伸試驗獲取測量數據，繪制巖石拉伸應力應變曲線；

(2)根據巖石拉伸應力應變曲線記錄巖石抗拉強度，并計算巖石在達到抗拉強度之后的平均彈性模量E_ss和巖石在達到抗拉強度之前的平均彈性模量E₀；

(3)計算彎曲傾倒巖層的實際曲率：

根據現場繪制的彎曲傾倒巖層的側面示意圖，繪制出該巖層的中軸線；計算中軸線上任意一點的曲率，用于表示彎曲傾倒巖層相應截面的實際曲率；

(4)計算彎曲傾倒巖層的理論最大曲率：

按照公式(2)計算彎曲傾倒巖層任意截面的理論最大曲率C_ppmax：

式中，h為彎曲傾倒巖層的厚度；ε_t為巖石的抗拉強度σ_t對應的拉伸應變；E^*為巖石彈性階段的變形模量與塑性階段的彈性模量的比值，具體通過公式(3)計算獲得：

該式中，E_ss是巖石在達到抗拉強度之后的平均彈性模量；E₀是巖石在達到抗拉強度之前的平均彈性模量，均通過步驟(2)獲得；

(5)比較步驟(3)所得實際曲率與步驟(4)所得理論最大曲率的數值，如實際曲率越接近理論最大曲率，則表示彎曲傾倒巖層越接近于開裂。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，中軸線上任意一點曲率的計算方式具體如下：

假設中軸線上的M點與M’點之間的弧長為ΔS，通過這兩點分別繪制巖層中軸線的垂線，兩條垂線之間的夾角標記為Δθ；按公式(1)計算弧MM’的平均曲率：

當ΔS接近點M的距離為0時，得到曲線在點M處的曲率。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當彎曲傾倒巖層的實際曲率未達到理論最大曲率時，進一步根據公式(4)計算巖層的截面塑性區比例：

式中，C_pp為彎曲傾倒巖層中存在部分塑性的實際截面曲率；h為彎曲傾倒巖層的厚度；β為塑性區在整個截面中的比例，其值小于1-(E^*/(1+E^*))^(1/2)；E^*為巖石彈性階段的變形模量與塑性階段的彈性模量的比值，具體通過公式(3)計算獲得。