[发明专利]一种模拟不同类型岩爆的试验方法

权利要求书

1.一种模拟不同类型岩爆的试验方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：岩爆试样的制备；

步骤二：对岩爆试样进行三向六面加载、单面快速卸载后顶部梯度加载的试验方法；

步骤三：选取合适的初始围压，根据初始围压大小对岩爆试样的各面同时进行分级加载，当加载至初始围压水平时停止加载，并稳压一段时间，然后在其他各面荷载不变的情况下，通过水平单面快速卸载模拟硐室开挖过程；

步骤四：通过控制岩爆试样顶部的四组独立的气液复合加载器来实现不同梯度加载的目的；按设计的梯度分布形式进行加载，用以控制不同类型岩爆现象的产生，梯度加载直至岩爆试样破坏为止；

步骤五：岩爆试样加载破坏过程中，利用应力采集系统对围压荷载及各梯度荷载进行实时监控，同时，试验过程中还配备了应变采集设备、声发射装置、弹性波CT扫描仪、SEM电镜扫描测量仪对试验过程进行监测记录，用高速摄像机记录不同类型岩爆破坏现象；

步骤六：试验数据整理与分析。

2.根据权利要求1所述模拟不同类型岩爆的试验方法，其特征在于：

步骤一的岩爆试样是高强度石膏材料，尺寸为400mm×600mm×1000mm的长方体试件。

3.根据权利要求1所述模拟不同类型岩爆的试验方法，其特征在于：

步骤二的加载和卸载是通过梯度与气液复合加载的大型真三轴加卸载岩爆装置实现的。

4.根据权利要求1所述模拟不同类型岩爆的试验方法，其特征在于：

步骤三的初始围压根据E.T.Brown和E.Hoek统计世界各国的地应力测量结果所得垂直应力与水平应力之比的分布规律进行选取。

5.根据权利要求1所述模拟不同类型岩爆的试验方法，其特征在于：

步骤三中，分级加载是将岩爆试样的各面围压荷载以0.5MPa分级加载，每级的加载时间为10min，每级加载后稳压5min，加载至初始围压水平时，稳压时间为6小时。

6.根据权利要求1所述模拟不同类型岩爆的试验方法，其特征在于：

步骤三中，水平单面快速卸载模拟硐室开挖过程，具体是：迅速开门卸载一面水平围压，暴露岩爆试样的该卸载面，其它各面压力保持不变。

7.根据权利要求1所述模拟不同类型岩爆的试验方法，其特征在于：

步骤四的试件开挖后的梯度加载过程，试件梯度加载是基于地下空间硐室开挖围岩切向应力的分布规律，简化采用不同的指数函数曲线模拟，按设计的梯度指数分布形式进行加载，以达到不同类型岩爆现象的目的。

8.根据权利要求1所述模拟不同类型岩爆的试验方法，其特征在于：

步骤四中，梯度加载在试件破坏前属于准静态加载，每级力的加载时间为10min，加载后稳压5min。

9.根据权利要求1所述模拟不同类型岩爆的试验方法，其特征在于：

步骤五中，监测记录采用应力采集系统记录荷载，应变采集设备为黏贴在岩爆试样内部的应变片，通过应变片采集岩爆过程中的试件变形特点，采用声发射装置采集岩爆过程中的物理信号，采用弹性波CT扫描仪采集试件岩爆破坏后的损伤情况，采用SEM电镜扫描测量仪对岩爆破坑及岩爆碎屑进行扫描来确定岩爆模型的脆性破裂细观特性，采用高速摄像机记录岩爆碎块的抛掷过程，并在试验结束后对试件进行拍照。

10.根据权利要求1所述模拟不同类型岩爆的试验方法，其特征在于：

步骤六的试验数据整理与分析，具体是：通过控制不同加载梯度来达到模拟不同类型岩爆破坏，通过对不同类型岩爆试验中监测与记录的试件顶部荷载、应变、声发射信息、CT扫描、SEM电镜扫描结果及高速摄像机记录的不同类型岩爆发生过程中的碎屑抛掷特点、岩爆坑特点、碎块破裂特性，对各类型岩爆发生过程中的应力特点、裂纹发育特点、试件破裂特性、能量释放规律进行全面对比分析。