[发明专利]一种岩石材料损伤变量的确定方法

说明书

本发明属于岩土工程技术领域，尤其涉及一种岩石材料损伤变量的确定方法。该确定方法包括：确定岩石材料在无损状态下的渗透率；确定岩石材料在损伤状态下的渗透率；根据确定的岩石材料在无损状态下的渗透率以及岩石材料在损伤状态下的渗透率确定岩石材料损伤变量。本发明所提供的一种岩石材料损伤变量的确定方法，其基于岩石材料渗透率定义了损伤变量，渗透率的测量对岩石材料没有任何损伤，对后续研究也没有影响，而且能准确、灵敏地反映岩石材料内部裂隙发育程度较低时的损伤程度，实用性、准确性及灵敏性更高，所获结果更加符合实际。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，尤其涉及一种岩石材料损伤变量的确定方法。

背景技术

作用在岩体工程上、由人类活动或环境引起的荷载，从本质上来说都是随时间变化的循环动态荷载，例如在深部矿山、交通隧道及水利水电工程在施工、服役期间内，岩石除呈受一定自重应力和构造应力等静态荷载外，还会承受因开挖扰动、爆破及地震等因素造成的动态循环荷载。岩石材料在动静耦合的疲劳荷载作用下裂隙不断萌生、扩展并相互贯通，很容易发生损伤，甚至失稳、破坏，造成巨大的人员伤亡和经济损失。因此，如何定量化的描述疲劳荷载对岩石材料造成的损伤程度，对岩体工程灾害的预防和治理有十分重要的意义。目前，确定岩石材料损伤程度的方法有很多种，其中常见的有基于超声波波速、声发射信号、电磁辐射信号及岩石弹性模量等参数定义的损伤变量。但采用上述参数定义的损伤变量都有一定的局限性。因此，发明一种无损伤、准确度高、灵敏度强的岩石材料损伤变量的确定方法具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种无损伤、准确度高、灵敏度强的岩石材料损伤变量的确定方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种岩石材料损伤变量的确定方法，所述确定方法包括：

确定岩石材料在无损状态下的渗透率；

确定岩石材料在损伤状态下的渗透率；

根据公式1确定基于渗透率的岩石材料损伤变量，所述公式1)为：

所述公式1中：D_K为基于渗透率的岩石材料损伤变量，K₀为岩石材料在无损状态下的渗透率；为岩石材料损伤状态下的渗透率。

进一步地，确定岩石材料在无损状态下以及损伤状态下的渗透率均通过多场耦合试验系统进行，所述多场耦合试验系统包括围压室、轴向加载活塞、上压头、加载底座、橡胶套、上游压力容器、下游压力容器以及数据采集分析系统，其中：

所述轴向加载活塞沿所述围压室的轴向活动设置在所述围压室的顶部；

所述上压头设置在所述围压室内，且，所述上压头可分离地与所述轴向加载活塞的作用端接触；

所述围压室的底部设置在所述加载底座上；

所述上压头和所述加载底座之间通过所述橡胶套密封连接；

所述上游压力容器设置在所述围压室外部，所述上游压力容器的输出端通过管道和所述上压头连接；

所述下游压力容器设置在所述围压室外部，所述下游压力容器的输出端通过管道和所述加载底座连接；

所述数据采集分析系统均和所述上游压力容器、所述下游压力容器连接。

进一步地，所述确定岩石材料在无损状态下的渗透率具体包括：

将岩石材料放置在所述多场耦合试验系统的上压头和所述加载底座之间的所述橡胶套中，所述岩石材料的高度为L，横截面积为A；

向所述围压室内充油，并施加静水压力至所述围压室，使橡胶套内外保持稳定；