[发明专利]确定岩石单轴压缩试验中加卸载响应比起变点的方法

说明书

本发明公开了一种确定岩石单轴压缩分级加载试验中加卸载响应比起变点的方法，先将岩块加工成圆柱形试样；进行单轴压缩试验，得到其应力应变曲线；以试样的轴向应力的峰值作为其单轴抗压强度σ_c；以相同的加载速率对另一圆柱形试样进行单轴压缩分级加卸载试验，得该岩石试样的分级加卸载应力应变曲线，依此确定各级加卸载峰值点；利用最小二乘拟合法拟合出每级加卸载试验的加载段和卸载段数据点斜率，两斜率的比值为各级加卸载响应比，绘制加卸载响应比随轴向应变的变化曲线；确定加卸载响应比逐级上升的起始点，该起始点即为加卸载响应比起变点。解决了加卸载响应比开始上升的起始点无法准确量化的问题和起始点识别不准确造成安全事故的问题。

本申请要求于2019年2月2日提交中国专利局、申请号为201910108064.6申请名称为“一种确定岩石单轴压缩分级加卸载试验中加卸载响应比起变点的方法”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

本发明属于岩石破坏判别技术领域，特别是涉及一种确定岩石单轴压缩试验中加卸载响应比起变点的方法。

背景技术

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进入裂隙不稳定发展直至破裂阶段。当岩石试样处于弹性变形阶段时，可逆性是弹性变形的基本特征，其加载段变形模量和卸载段变形模量相同，岩石试样进入裂隙不稳定发展直至破裂阶段后，岩石试样的变形具有不可逆性，其加载段变形模量小于卸载时的变形模量，这种差异显示了岩石力学性质开始劣化的趋势。这种劣化趋势会非常有规律的反映在岩石加卸载响应比的数值上，具体表现为随着加载力的提高，加卸载响应比会逐级上升增加。如何判断加卸载响应比上升趋势的起点成为最关键的问题。很多学者将加卸载响应比开始上升的起始点作为地震、矿震、滑坡等灾害预测中的预警点，但是准确量化的确定这一起始点仍未实现。将岩石加卸载响应比出现逐级上升的起始点定义为加卸载响应比起变点，由于起变点出现在岩石破坏之前，因此起变点的准确量化判断有助于岩石损伤演化过程及整体破坏的预测，确定岩石单轴压缩起变点可以对岩石破坏提前做出预警，保护试验中人员及设备的安全，同时起变点的准确量化判断还可以用于地震、矿震、滑坡等灾害预测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种确定岩石单轴压缩试验中加卸载响应比起变点的方法，以解决现有加卸载响应比开始上升的起始点无法准确量化的问题和岩石单轴压缩分级加卸载试验中加卸载响应比开始上升的起始点识别不准确造成安全事故的问题。

本发明所采用的技术方案是，确定岩石单轴压缩试验中加卸载响应比起变点的方法，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，加载一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σ_c；

步骤S4、以与步骤S2相同的加载速率对另一相同规格的圆柱形岩石试样进行单轴压缩分级加卸载试验，获得该岩石试样的分级加卸载应力应变曲线；

步骤S5、依据每个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，利用最小二乘拟合法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、将其每级加卸载试验的卸载段数据点的斜率与其加载段数据点的斜率的比值作为各级加卸载响应比，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逐级上升的起始点，该加卸载响应比逐级上升的起始点即为加卸载响应比起变点。