[发明专利]一种基于三轴压缩试验测定岩石损伤参数的方法

权利要求书

1.一种基于三轴压缩试验测定岩石损伤参数的方法，其特征在于：

设考虑岩石的三轴压缩试验，对岩样施加轴压σ₁，围压σ₂＝σ₃；

根据拉剪、压剪应力状态修正的岩石统计损伤本构模型，模型所含的基本本构参数包括：弹性模量E、泊松比v、粘性系数c、内摩擦角损伤参数m和F₀；弹性模量E、泊松比v由岩石在损伤未发生的弹性变形阶段由记录的轴向、围向的应力和应变数据计算得到；粘性系数c、内摩擦角可以通过在不同围压下岩石弹性阶段的极限应力拟合计算；

损伤参数m和F₀的拟合计算如下：

参数拟和求算公式可写为：

Y＝AX-B

式中：

式中X和Y为参数拟和求算的中间变量，ln表示对数运算符，F为微元强度分布变量，ε₁为轴向应变，α和κ为Mohr-Coulomb本构模型参数；

线性拟合参数A、B可分别表示为

A＝m

B＝m ln F₀

由损伤模型的本构关系，损伤变量D可如下求算

基于Mohr-Coulomb失效准则下的微元强度分布变量F定义式

式中分别为有效轴压和有效围压，参数α和k的计算均考虑了拉剪和压剪应力状态的不同，即

式中σ_θ表示Mohr-Coulomb准则的滑移面上的正应力，下标θ表示此滑移面法线与σ₁主应力方向的夹角，当σ_θ≥0时，为压剪应力状态；当σ_θ＜0时，为拉剪应力状态；以此作为岩石拉剪、压剪两类损伤受力状态的判据；

由上述公式，可知在已知围压σ₂＝σ₃的条件下，由试验记录轴向应力应变σ₁-ε₁曲线上的数据点，能首先计算对应的D、α、k值，再代参数值入公式计算得到对应的X-Y数据点；接下来由X-Y数据点进行线性拟合可近似获得A、B；得到的A、B值代入相应公式可计算得到参数m和F₀。

2.根据权利要求1所述的一种基于三轴压缩试验测定岩石损伤参数的方法，其特征在于：对岩石的单轴压缩试验，将围压设定为σ₂＝σ₃＝0，为三轴压缩试验的特殊情况；将围压σ₂＝σ₃＝0代入Y＝AX-B的公式及过程，即可由单轴压缩的应力-应变数据求算得到损伤参数m和F₀。