[发明专利]一种计算岩石材料在压缩试验峰值强度点处弹性应变能密度的方法

权利要求书

1.一种计算岩石材料在压缩试验峰值强度点处弹性应变能密度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，通过对圆柱形岩石试样进行5次不同应力水平下的单轴压缩一次加卸载试验，得到岩石试样初次加卸载的应力-应变曲线；

其次，根据得到的岩石试样初次加卸载的应力-应变曲线，求得岩石试样在不同应力水平下卸载点处的总输入能密度Uⁱ和弹性应变能密度的值，i表示加卸载试验次数；

接着，对至少5组总输入能密度Uⁱ和弹性应变能密度的值进行拟合，得到Uⁱ和之间的线性函数关系；

然后，基于Uⁱ和之间的线性函数关系，利用岩石试样在峰值强度点处的总输入能密度计算出岩石试样在峰值强度点处储存在内部的弹性应变能密度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过对圆柱形岩石试样进行5次不同应力水平下的单轴压缩一次加卸载试验，是指取5个相同规格的圆柱型岩石试样分别进行一次加卸载试验，圆柱岩石形试样置于刚性电液伺服材料控制试验机上，通过试验机对试样以(0.063～0.067mm/min)的加载速率进行竖向加载，直至圆柱形岩石试样的应力值分别达到0.1σ_c，0.3σ_c，0.5σ_c，0.7σ_c，0.9σ_c后，再分别对圆柱形岩石试样进行卸载，卸载到对应应力值的0.02倍；

其中，卸载时的控制方式、卸载速率和加载时保持一致，σ_c为单轴抗压强度值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述岩石试样在峰值强度点处的总输入能密度，为一次加卸载试验中初次加卸载的应力-应变曲线中加载线与横坐标轴所围成的面积的值和二次加载线中卸载点到峰值强度点的曲线与横坐标轴所围成的面积的值之和；

其中，所述二次加载线是指在初次加卸载操作的基础上，将卸载到0.02倍的岩石试样以(0.063～0.067)mm/min的加载速率再次加载直至岩石试样破坏，得到岩石试样二次加载的全应力-应变曲线；

从岩石试样二次加载线中获得第二次加载后的峰值强度。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述岩石试样在峰值强度点处的总输入能密度，为一次加载试验中应力-应变曲线峰值强度前的加载线与横坐标轴所围成的面积的值；

其中，所述一次加载试验是指试验机以0.063～0.067mm/min的加载速率对岩石试样进行轴向加载，直至岩石试样破坏。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述圆柱形岩石试样是利用岩石取芯机钻取岩芯，然后利用岩石切割机和岩石磨平机对取得的岩芯进行切割和磨平，加工成直径为48～52mm，高径比为1.8～2.2的圆柱形试样。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进行岩石材料的单轴抗压强度测定时，每种岩石材料选用3个岩石试样，取3个岩石试样的单轴抗压强度平均值作为岩石材料的单轴抗压强度值σ_c，测定过程如下：

将制成的圆柱形岩石试样置于刚性电液伺服材料控制试验机上，在岩石试样两端加刚度相同的垫块，岩石试样和垫块之间涂抹黄油，使垫块与岩石试样上下端部紧密接触，试验机以0.063～0.067mm/min的加载速率对岩石试样进行轴向加载，测得岩石试样的应力-应变曲线和单轴抗压强度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述岩石试样应力值是将2.5mm引伸计放置于试验机上，且与试验机的上下两个端面保持垂直，通过测量试验机上下两个端面的位移间接测量获得。