[發明專利]一種直切槽半圓盤巖樣動態斷裂韌度光學測試方法

在審

• 申請號: 202211096278.4
• 申請日: 2022-09-06
• 公開（公告）號: CN115824849A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 李祥龍;黃武虎;李光全;左庭;李在利;武永博;段應明;王建國;侯德峰;張智宇;黃永輝;李洪超;劉代源;巴懷強
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學;玉溪礦業有限公司
• 主分類號: G01N3/307
• 分類號: G01N3/307;G01N3/06
• 代理公司: 天津煜博知識產權代理事務所(普通合伙) 12246
• 代理人: 朱維

本發明涉及一種直切槽半圓盤巖樣動態斷裂韌度光學測試方法，屬于巖石材料動態斷裂韌度測試技術領域。本發明測定不同應力作用下應力發光薄膜的發光強度，繪制發光強度?應力曲線，擬合后得到發光強度?應力函數表達式；將應力發光薄膜粘覆在直切槽半圓盤巖樣表面；校檢動態應力平衡，調整至入射桿端面應力和反射桿端面應力重合；將巖樣夾在入射桿和透射桿之間，試件預制裂紋與支撐件平行且位于兩個支撐件中心；調節氣缸壓力，發射撞擊桿，巖樣在受到沖擊作用后發生破碎，測量應力發光薄膜的發光強度；根據發光強度?應力函數表達式和測量的發光強度，計算出巖樣受到的最大加載力，求解出最大加載力對應的應力強度因子即為巖樣的動態斷裂韌度。

技術領域

本發明涉及一種直切槽半圓盤巖樣動態斷裂韌度光學測試方法，屬于巖石材料動態斷裂韌度測試技術領域。

背景技術

在動態荷載作用下，巖石所表現出的抵抗裂紋起裂和擴展能力即為巖石動態斷裂韌度，是表征巖石材料在高加載率的動態荷載下突發斷裂失穩的一個重要閾值。作為巖石材料重要的物理力學性質之一，其廣泛應用于含有裂隙巖體的爆破方案設計中，既為爆破設計提供了理論依據，也提高了爆破效率。

研究巖石動態斷裂韌度的主要手段是沖擊荷載和爆炸，國內外很多學者在沖擊荷載方面做了大量研究，采用的方法主要有應變片法、高速攝影法和準靜態法等。目前研究巖石材料動態斷裂韌度大多采用SHPB測試系統，該系統在實際測試巖石材料動態斷裂韌度時，操作步驟過多，易受到儀器的影響而造成較大的誤差，且無法直接求得最大加載力。

發明內容

本發明針對巖石材料動態斷裂韌度測試中，如何縮減該系統操作步驟，提高測試的效率，快速求出巖石材料動態斷裂韌度的問題，提出了一種直切槽半圓盤巖樣動態斷裂韌度光學測試方法，即利用應力發光薄膜在不同載荷下發光強度的變化，建立發光強度-應力函數關系，快速準確測量巖石材料動態斷裂韌度時的最大加載力。

一種直切槽半圓盤巖樣動態斷裂韌度光學測試方法，具體步驟如下：

(1)利用紫外光填充應力發光薄膜10min以上，靜置至余輝發光減弱,減小余暉對應力發光薄膜發光的干擾；然后，測定不同應力作用下應力發光薄膜的發光強度，繪制發光強度-應力曲線，擬合后得到發光強度-應力函數表達式；

(2)將應力發光薄膜粘覆在直切槽半圓盤巖樣表面；

(3)校檢動態應力平衡，調整至入射桿端面應力和反射桿端面應力重合；

(4)將步驟(2)粘覆有應力發光薄膜的直切槽半圓盤巖樣夾在入射桿和透射桿之間，試件預制裂紋與支撐件平行且位于兩個支撐件中心；

(5)利用紫外光填充應力發光薄膜10min以上，靜置至余輝釋放減弱；

(6)調節氣缸壓力，發射撞擊桿，巖樣在受到沖擊作用后發生破碎，測量應力發光薄膜整個過程的發光強度，記錄最大發光強度；

(7)根據步驟(1)的發光強度-應力函數表達式和步驟(6)測量的最大發光強度，計算出巖樣受到的最大加載力，求解出最大加載力對應的應力強度因子即為巖樣的動態斷裂韌度。

所述步驟(1)中應力發光薄膜的制備方法，具體步驟如下：

1)將SrCO₃、Al₂O₃、Eu₂O₃和HBO₃研磨混勻得到混合粉，混合粉經焙燒、冷卻、研磨得到應力發光熒光粉；

2)將應力發光熒光粉、聚二甲基硅氧烷和固化劑混勻得到混合漿料，混合漿料均勻涂敷在試件表面，烘干得到應力發光薄膜。