[发明专利]基于损伤强度的岩石加卸载响应比起变点判别方法

说明书

本发明公开了一种基于损伤强度的岩石加卸载响应比起变点判别方法，先将岩块加工成圆柱型试样，进行单轴压缩试验测出岩石试样的轴向应力峰值作为岩石试样的单轴抗压强度σ_c；取一相同规格的试样，利用σ_c对其进行单轴压缩分级加卸载试验，得轴向应变和侧向应变；绘制轴向应力‑轴向应变曲线，确定各级加卸载试验的加卸载峰值点，并依此计算各级加卸载试验的加卸载响应比，绘制加卸载响应比‑轴向应变曲线；对同一轴向应力对应的轴向应变和侧向应变求和得到体积应变，绘制轴向应力‑体积应变曲线并确定其拐点，拐点对应的轴向应力即为损伤强度，再利用损伤强度确定加卸载响应比起变点。解决了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201910108065.0申请名称为“一种基于损伤强度的岩石加卸载响应比起变点判别方法”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加卸载响应比起变点判别方法。

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向裂隙发生和扩展阶段转化，当岩石试样内部损伤积累到一定程度后，岩石试样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，如何判断这种上升趋势的起点成为最关键的问题。

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，岩石达到裂隙不稳定发展直至破坏阶段后，岩石内部裂隙开始贯通，此时加卸载响应比开始出现逐级上升的现象。加卸载响应比起变点是裂隙不稳定发展阶段的起点，此时试样内部沿主应力方向的张开裂纹已逐渐贯通，岩样内部即将生宏观破裂面，预示着岩样的整体失稳。确定加卸载响应比起变点的判断方法可更准确的分析岩石在加卸载过程中损伤演化过程，同时也可对岩石的整体失稳做出预测。

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加卸载响应比起变点判别方法，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加卸载响应比起变点判别方法，具体步骤如下：

步骤S1、现场取样，将取得的岩块加工成多个圆柱型试样；

步骤S2、进行单轴压缩试验，加载一圆柱形试样直至岩石试样破坏，测出岩石试样的轴向应力峰值，将其作为岩石试样的单轴抗压强度σ_c；

步骤S3、再取一相同规格的圆柱形试样，利用单轴抗压强度σ_c对其进行单轴压缩分级加卸载试验，得到岩石试样的轴向应变和侧向应变；

步骤S4、绘制岩石试样的轴向应力-轴向应变曲线，并确定各级加卸载试验的加卸载峰值点；

步骤S5、依据各级加卸载试验的加卸载峰值点，计算各级加卸载试验的加卸载响应比，并绘制加卸载响应比-轴向应变曲线；

步骤S6、对同一轴向应力对应的轴向应变和侧向应变求和得到岩石试样的体积应变，绘制岩石试样的轴向应力-体积应变曲线；