[发明专利]基于加卸载响应滞后比指标的岩爆倾向性等级判别方法有效

专利信息
申请号: 201910429937.3 申请日: 2019-05-22
公开(公告)号: CN110044716B 公开(公告)日: 2021-08-03
发明(设计)人: 宫凤强;吴晨;闫景一;李夕兵 申请(专利权)人: 中南大学
主分类号: G01N3/12 分类号: G01N3/12
代理公司: 长沙星耀专利事务所(普通合伙) 43205 代理人: 宁星耀
地址: 410083 湖*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 基于 卸载 响应 滞后 指标 倾向性 等级 判别 方法
【说明书】:

本发明公开了一种基于加卸载响应滞后比指标的岩爆倾向性等级判别方法,先将岩块加工成圆柱形岩石试样,进行单轴压缩试验直至破坏得到其应力应变曲线,以轴向应力峰值作为单轴抗压强度;以相同加载速率对另一试样进行单轴压缩分级加卸载试验,得试样的分级加卸载应力应变曲线并依此确定各级加卸载峰值点;确定各级加卸载响应比并绘制加卸载响应比随轴向应变的变化曲线,进而确定岩石试样的加卸载响应比起变点;然后计算起变点与岩石试样峰值强度点之间的滞后时间T1和初始加载点至岩石试样达到峰值强度点的时间T2,依据TR=T1/T2计算计算滞后比TR并依此判断岩石试样岩爆倾向性等级。解决了岩石开挖发生岩爆引发安全事故的问题。

本申请要求于2019年2月2日提交中国专利局、申请号为201910108060.8、申请名称为“一种基于加卸载响应滞后比指标的岩爆倾向性等级判别方法”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明属于岩爆倾向性等级判别技术领域,特别是涉及一种基于加卸载响应滞后比指标的岩爆倾向性等级判别方法。

背景技术

岩爆是深部岩石工程开挖过程中经常遇到的一种动力破坏现象。岩爆在矿山深部开采、轨道交通、水利水电等岩土工程中屡见不鲜。岩爆发生时,经常会出现岩片弹射、迸射甚至爆裂等现象,给现场施工人员、设备等安全带来了很大威胁。岩爆倾向性研究已经成为深部岩石动力学的重要课题。岩石作为岩爆灾害发生的承载体,其本身的弹脆性及储能特性是引发岩爆的主要内在因素。为此,如何判断岩石是否具有岩爆倾向性成为预防岩爆灾害研究中的关键问题之一。

加卸载响应比(Load-Unload Response Ratio,LURR)理论是一种研究岩石或岩体非线性破坏前兆和破坏预报的理论。目前,加卸载响应比理论已在地震、滑坡等非线性系统失稳预测中取得了一系列进展。对于岩石试样受压破坏问题,随着加载力的提高,当加载到后期阶段时(加载力大于60%峰值强度),试样会由弹性变形阶段向裂隙发生和扩展阶段转化。因此,可基于加卸载响应比判别岩石裂变情况

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于加卸载响应滞后比指标的岩爆倾向性等级判别方法,对岩爆倾向性等级进行预报,以解决深部岩石工程开挖过程中发生岩爆造成现场施工人员、设备发生安全事故的问题。

本发明所采用的技术方案是,基于加卸载响应滞后比指标的岩爆倾向性等级判别方法,具体步骤如下:

步骤S1、现场取样,将取得的岩块加工成圆柱形岩石试样;

步骤S2、进行单轴压缩试验,加载圆柱形岩石试样直至破坏,得到其应力应变曲线;

步骤S3、以圆柱形岩石试样的轴向应力的峰值作为其单轴抗压强度σc

步骤S4、以与步骤S2相同的加载速率对相同规格的另一圆柱形岩石试样进行单轴压缩分级加卸载试验直至试样破坏,获得该岩石试样的分级加卸载应力应变曲线;

步骤S5、依据分级加卸载应力应变曲线确定岩石试样的各级加卸载峰值点,并拟合出每级加卸载试验的加载段和卸载段数据点的斜率;

步骤S6、依据每级加卸载试验的加载段和卸载段数据点的斜率确定各级加卸载响应比,并绘制加卸载响应比随轴向应变的变化曲线;

步骤S7、依据各级加卸载响应比随轴向应变的变化曲线确定岩石试样的加卸载响应比起变点;

步骤S8、计算加卸载响应比起变点与岩石试样峰值强度点之间的滞后时间T1和初始加载点至岩石试样达到峰值强度点的时间T2

步骤S9、根据公式TR=T1/T2计算加卸载响应滞后比TR

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