[发明专利]基于损伤强度的岩石单轴压缩起变点判别方法在审

专利信息
申请号: 201910430742.0 申请日: 2019-05-22
公开(公告)号: CN109991096A 公开(公告)日: 2019-07-09
发明(设计)人: 宫凤强;吴晨;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 湖南*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 轴向应力 单轴压缩 岩石 岩石试样 应变曲线 轴向应变 损伤 侧向应变 拐点 单轴压缩试验 圆柱形试样 安全事故 岩石损伤 峰值点 求和 岩块 绘制 加工
【说明书】:

本发明公开了一种基于损伤强度的岩石单轴压缩起变点判别方法,先将岩块加工成圆柱形试样,进行单轴压缩试验直至岩石试样破坏,测出轴向应力对应的轴向应变和侧向应变;对岩石试样中的轴向应力对应的轴向应变和侧向应变求和,得到轴向应力对应的体积应变;绘制岩石试样的轴向应力‑体积应变曲线;确定轴向应力‑体积应变曲线中体积应变的峰值点为轴向应力‑体积应变的拐点;将轴向应力‑体积应变曲线的拐点对应的轴向应力强度作为岩石试样的损伤强度;岩石的损伤强度对应的轴向应力‑轴向应变点即为岩石单轴压缩起变点。解决了在确定岩石损伤强度中准确识别岩石单轴压缩起变点的问题及岩石单轴压缩起变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201910108063.1申请名称为“一种基于损伤强度的岩石单轴压缩起变点判别方法”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

本发明属于岩石损伤破坏判别技术领域,特别是涉及一种基于损伤强度的岩石单轴压缩起变点判别方法。

背景技术

岩石在单轴压缩条件下的应力应变曲线从宏观上刻画了岩石在荷载作用下的基本力学特征,从岩石单轴压缩试验得到的应力应变曲线可知,岩石受载后直到破坏将经历以下五个阶段:1.微裂隙压密阶段,2.弹性变形阶段,3.微裂隙发生和扩展阶段,4.裂隙不稳定发展直至破裂阶段,5.破裂后阶段。其中岩石进入裂隙不稳定发展直至破裂阶段后,随着轴向应力的增加,岩石内部的裂隙迅速扩展,裂隙进入不稳定发展阶段,裂隙扩展贯通形成滑动面,导致岩石的整体失稳,因此准确判断裂隙不稳定发展直至破坏阶段的起点对于预测岩石破坏具有重要意义。裂隙不稳定发展直至破坏阶段的起点判断不准确,将造成岩石损伤强度判别失误,进而可能导致安全事故发生。损伤强度标志着岩石内部裂纹大量连接贯通,体积应变曲线发生弯折,裂纹的进一步扩展贯通无需再增加外力,因此,损伤强度也被称为岩石裂纹不稳定扩展的起点。岩石进入裂隙不稳定扩展阶段,预示着岩石即将发生破坏,损伤强度为岩石裂隙不稳定发展阶段的起点,定义岩石损伤强度对应的轴向应力-轴向应变点为岩石在单轴压缩试验中的起变点,起变点的出现预示着岩石即将发生失稳,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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于损伤强度的岩石单轴压缩起变点判别方法,以解决在确定岩石损伤强度中准确识别岩石单轴压缩起变点的问题及岩石单轴压缩起变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,基于损伤强度的岩石单轴压缩起变点判别方法,具体步骤如下:

步骤S1、对岩块进行加工制备成圆柱形试样;

步骤S2、进行单轴压缩试验,加载圆柱形试样直至岩石试样破坏,测出轴向应力对应的轴向应变和侧向应变;

步骤S3、对岩石试样中的轴向应力对应的轴向应变和侧向应变求和,得到轴向应力对应的体积应变;

步骤S4、绘制岩石试样的轴向应力-体积应变曲线;

步骤S5、确定轴向应力-体积应变曲线中体积应变的峰值点为轴向应力-体积应变的拐点;

步骤S6、将轴向应力-体积应变曲线的拐点对应的轴向应力强度作为岩石试样的损伤强度;

步骤S7、岩石的损伤强度对应的轴向应力-轴向应变点即为岩石单轴压缩起变点。

进一步的,所述步骤S2单轴压缩试验在电液伺服材料试验机上进行,加载速率为12KN/min。

进一步的,所述步骤S1中圆柱形试样直径为48~52mm、高度为直径长度的1.8~2.2倍。

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