[發明專利]基于顆粒長期強度水平的堆石料最終流變應變預測方法

在審

• 申請號: 202110676164.6
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113376005A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 遲世春;郭宇;賈宇峰;邵曉泉
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N3/12;G01N3/24;G01N15/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 戴風友

1.基于顆粒長期強度水平的堆石料最終流變應變預測方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步：利用堆石顆粒流變試驗獲得試驗顆粒在不同應力水平下的流變曲線，根據這些流變曲線獲取顆粒長期強度水平；

所述堆石顆粒流變試驗指顆粒在恒定軸向荷載作用下的變形試驗；所述應力水平指顆粒所受流變應力與其瞬時強度之比；所述流變曲線指顆粒流變試驗觀察到的顆粒軸向應變與時間的關系曲線；所述顆粒長期強度水平指顆粒長期強度與瞬時強度之比；

第二步：基于第一步中得到的顆粒長期強度水平，建立顆粒瞬時強度對應三軸試驗曲線與顆粒長期強度對應三軸試驗曲線之間的聯系，見公式(6)～(9)；

所述顆粒瞬時強度對應三軸試驗曲線指堆石料靜三軸試驗曲線，具體指靜三軸試驗測得的偏應力—軸應變—體應變曲線；所述顆粒長期強度對應三軸試驗曲線指加載速率足夠慢的三軸試驗曲線，具體指這種三軸試驗測得的偏應力—軸應變—體應變曲線，也就是包括最終流變應變的三軸試驗曲線；所述建立顆粒瞬時強度對應三軸試驗曲線與顆粒長期強度對應三軸試驗曲線之間的聯系如下：

σ_3,C＝σ_3,TS_∞ (6)

(σ₁-σ₃)_C＝(σ₁-σ₃)_TS_∞ (7)

ε_a,C＝ε_a,T (8)

ε_v,C＝ε_v,T (9)

式中，σ_3,T、(σ₁-σ₃)_T、ε_a,T、ε_v,T分別是顆粒瞬時強度對應三軸試驗曲線的圍壓值、偏應力、軸應變、體應變；σ_3,C、(σ₁-σ₃)_C、ε_a,C、ε_v,C分別是顆粒長期強度對應三軸試驗曲線的圍壓值、偏應力、軸應變、體應變；

第三步：結合堆石料靜三軸試驗曲線，首先根據第二步中得到的顆粒瞬時強度對應三軸試驗曲線與顆粒長期強度對應三軸試驗曲線之間的聯系，對包括最終流變應變的三軸試驗曲線進行推求，然后對推求得到的曲線進行插值處理獲取目標圍壓下顆粒長期強度對應三軸試驗曲線；

第四步：根據目標圍壓下顆粒瞬時強度對應三軸試驗曲線與第三步中得到的目標圍壓下顆粒長期強度對應三軸試驗曲線之差，獲取不同應力條件下的堆石料最終軸向流變應變和最終體積流變應變，進而根據式(11)計算最終剪切流變應變；

式中，ε_sf為最終剪切流變應變；ε_af為最終軸向流變應變；ε_vf為最終體積流變應變；

所述曲線之差指在給定的應力條件下，兩條曲線上對應的軸應變之差和體應變之差，分別為該應力條件下的最終軸向流變應變和最終體積流變應變。

2.如權利要求1所述的基于顆粒長期強度水平的堆石料最終流變應變預測方法，其特征在于，所述的第三步中，所述對推求得到的曲線進行插值處理的方法采用如下方式：

式中，S(σ)為目標圍壓σ下任一軸應變對應的偏應力或者體應變；S(σ_m)、S(σ_n)分別為已知圍壓σ_m、σ_n下任一軸應變對應的偏應力或者體應變。

3.如權利要求1所述的基于顆粒長期強度水平的堆石料最終流變應變預測方法，其特征在于，所述的第一步中，所述根據流變曲線獲取顆粒長期強度水平的方法能借鑒巖石材料利用過渡蠕變法確定長期強度的方法。

4.如權利要求1所述的基于顆粒長期強度水平的堆石料最終流變應變預測方法，其特征在于，所述的第三步中，所述目標圍壓根據實際問題確定，包括但不限于所使用的堆石料靜三軸試驗曲線對應之圍壓，當目標圍壓下的堆石料靜三軸試驗曲線不存在時，也能利用其它圍壓下的試驗曲線按照公式(10)進行插值得到，為了降低誤差，使用內插而不是外推。