[发明专利]一种测定高应力硬岩损伤演化规律的试验方法

说明书

本发明公开了一种测定高应力硬岩损伤演化规律的试验方法，涉及隧洞施工技术领域，其包括以下步骤：S1，对岩石试样施加载荷至所研究工程的背景应力值；S2，在步骤S1的条件下对岩石试样施加轴向应力，并以恒定轴向加载速率逐渐增大该轴向应力，直至轴向应力增加至所研究的岩石试样单轴抗压强度的某一百分比；S3，以特定卸荷速率多次循环卸除静水压力和恢复静水压力，直至岩石试样达到其卸荷极限承载力而发生破坏为止，本发明的有益效果是：增量循环加卸围岩试验方法不但能够测定损伤量值，还能够用于理解硬岩卸荷破坏机理。

技术领域

本发明涉及隧洞施工技术领域，具体是一种测定高应力硬岩损伤演化规律的试验方法。

背景技术

深埋隧洞开挖过程中围岩经历了复杂的加载和卸载过程。对于硬岩地下工程，加卸载过程通常会引起两种形式的失稳：(1)由结构面控制且重力驱动的块体失稳，如岩体塌方； (2)应力诱发岩体破坏，如剥落，片帮和岩爆。

大量研究表明，应力诱发失稳与岩石开裂和压裂密切相关。在开展卸荷速率、初始损伤程度和卸荷路径等试验研究工作时发现，这些试验无法反映内部损伤的演化过程，更不能获得力学参数随损伤的演化规律，然而这些信息对于理解硬岩卸荷破坏机理又十分重要。

基于此，本申请提出一种测定高应力硬岩损伤演化规律的试验方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测定高应力硬岩损伤演化规律的试验方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种测定高应力硬岩损伤演化规律的试验方法，包括以下步骤：

S1，对岩石试样施加载荷至所研究工程的背景应力值；

S2，在步骤S1的条件下对岩石试样施加轴向应力，并以恒定轴向加载速率逐渐增大该轴向应力，直至轴向应力增加至所研究的岩石试样单轴抗压强度的某一百分比；

S3，以特定卸荷速率多次循环卸除静水压力和恢复静水压力，直至岩石试样达到其卸荷极限承载力而发生破坏为止。

作为本发明进一步的方案：步骤S1中，所述载荷为均质流体提供的静水压力。

作为本发明再进一步的方案：步骤S2中，轴向应力大于所研究岩石试样的启裂强度，小于其损伤强度。

作为本发明再进一步的方案：步骤S3中，在卸载静水压力时，越接近卸荷极限承载能力时静水压力卸荷增量越小。

作为本发明再进一步的方案：步骤S3中，所述特定卸荷速率由试验所要达到的循环次数数量和岩石试样对卸荷速率的敏感性确定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：增量循环加卸围岩试验方法不但能够测定损伤量值，还能够用于理解硬岩卸荷破坏机理，解决了常规卸荷试验中，如卸荷速率、初始损伤程度和卸荷路径等卸荷试验研究工作时，试验中都无法反映内部损伤的演化过程，更不能获得力学参数随损伤的演化规律的问题。

附图说明

图1显示了试样JPII-40-1的增量循环加卸围岩试验应力应变曲线(其中纵坐标轴为偏应力σ₁-σ₃，横坐标轴为轴向、侧向和体积应变)。

图2为图1的A处结构放大图。

图3显示了试样JPII-40-7的增量循环加卸围岩试验应力应变曲线(其中纵坐标轴为偏应力σ₁-σ₃，横坐标轴为轴向、侧向和体积应变)。

图4为图3的B处结构放大图。

图5为试样JPII-40-1的卸载围压的无量纲增量与三个损伤参数之间的关系。