[發(fā)明專利]真三軸加載裝置、巖石力學性能及損傷方向性測試方法

有效

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• 申請日: 2022-12-13
• 公開（公告）號: CN115655905B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設計）人: 李遠;趙亮;范棟玨;涂才滔;吳梓琪;李慶文;喬蘭
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;北京科技大學順德創(chuàng)新學院
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種巖石的力學性能測試方法，其特征在于，所述力學性能測試方法利用真三軸加載裝置進行測試，包括：

將n/2個超聲波干耦合探頭布置于被測巖石x方向的第一測面，將n/2個超聲波干耦合探頭布置于被測巖石x方向的第二測面；

采集第一測面的n/2個超聲波干耦合探頭信號，在同一測面兩兩之間的信號接收時間間隔，計算第一測面的平測波速；

采集第二測面的n/2個超聲波干耦合探頭信號，在同一測面兩兩之間的信號接收時間間隔，計算第二測面的平測波速；

采集第一測面的n/2個超聲波干耦合探頭與第二測面的n/2個超聲波干耦合探頭信號，在對測面兩兩之間的信號接收時間間隔，計算對測波速；

利用第一測面和第二測面的所有平測波速的平均值，和所有對測波速的平均值，計算被測巖石的泊松比和動態(tài)彈性模量；

其中，所述第一測面的平測波速通過如下方法計算：

其中，為第一測面不同超聲波干耦合探頭的布置間距，為第一測面不同超聲波干耦合探頭之間的信號接收時間間隔；

所述第二測面的平測波速通過如下方法計算：

其中，為第二測面不同超聲波干耦合探頭的布置間距，為第二測面不同超聲波干耦合探頭之間的信號接收時間間隔；

對測波速通過如下方法計算：

其中，為第一測面的超聲波干耦合探頭與第二測面的超聲波干耦合探頭的間距，為第一測面的超聲波干耦合探頭與第二測面的超聲波干耦合探頭之間的信號接收時間間隔；

被測巖石的泊松比和動態(tài)彈性模量通過如下方法計算：

其中，為泊松比，為動態(tài)彈性模量，為所有對測波速的平均值，為第一測面和第二測面的所有平測波速的平均值，為被測巖石的密度。

2.一種巖石的損傷方向性測試方法，其特征在于，所述損傷方向性測試方法利用真三軸加載裝置進行測試，包括：

建立直角坐標系O-XYZ；

采集第一測面的n/2個超聲波干耦合探頭與第二測面的n/2個超聲波干耦合探頭信號，在對測面得到兩兩之間信號的波速矢量；

獲取每個波速矢量投影至直角坐標系O-XYZ的x軸、y軸和z軸的波速分量，構建波速分量矩陣；

構造測試矩陣，通過波速分量矩陣計算測試矩陣，并計算測試矩陣的特征值和特征向量；

通過測試矩陣的特征值表征各向異性矢量橢球標準方程，通過測試矩陣的特征向量表征被測巖石的各向異性；

其中，所述波速分量矩陣表述為：

其中，分別為每個波速矢量投影至直角坐標系O-XYZ的x軸、y軸和z軸的波速分量，，

測試矩陣表述為：

，其中，為未知量；

通過求解方程：，計算測試矩陣的未知量，

其中，矩陣滿足：；

計算測試矩陣的特征值及其對應的特征向量，測試矩陣的特征值表征的各向異性矢量橢球標準方程為：

其中，表征各向異性矢量橢球標準方程半主軸長，表征對應波速矢量的大小，特征值對應的特征向量表征對應波速矢量的方向，其中，為對應的波速矢量，為對應的波速矢量，為對應的波速矢量；

由個波速矢量表征被測巖石的損傷方向性。