[发明专利]一种岩石弹蠕模量及其确定方法

权利要求书

1.一种岩石弹蠕模量及其确定方法，其特征在于：所述弹蠕模量是基于蠕变前提的围岩4阶段应变软化模型中弹性阶段与塑性硬化阶段的替代直线段的斜率；所述替代直线段为图1中的线段OC，所述O点为坐标原点，所述C点为稳定蠕变上阈值点，大量实验表明，对于某一具体的岩石，在所述的基于蠕变前提的围岩4阶段应变软化模型中，弹性阶段的线段OE和塑性硬化阶段的线段EC的斜率非常接近，故可近似将该两段直线用线段OC替代，因所述塑性硬化阶段EC段在发生稳定蠕变前后的应力状态可视为不变，而稳定蠕变发生前的围岩变形属快速加载情况下的弹性变形，故整个EC阶段的应力状态可按照弹性理论进行计算，并且可用弹蠕模量作为计算用的弹性模量。因此，塑性硬化阶段的应力状态完全可按照弹性理论进行计算，并且可用弹蠕模量作为计算用的弹性模量。若将弹蠕模量用E_ec表示，则其计算公式可用公式E_ec＝(σ₁)_ec/(ε₁)_ec表示。式中，(σ₁)_ec是围岩稳定蠕变上阈值，MPa；(ε₁)_ec是围岩稳定蠕变上阈值对应的环向应变值；两者均可依据实验室试验获得。

2.根据权利要求1所述的一种岩石弹蠕模量的确定方法，其特征在于：所述的基于蠕变前提的围岩4阶段应变软化模型表现为图1中所示的4个阶段，即OE、EC、CB、BA4个阶段，其中OE表示弹性阶段，EC表示塑性硬化阶段(稳定蠕变阶段)，CB表示塑性软化阶段(非稳定蠕变阶段及岩石剧烈破坏阶段)，BA表示塑性流动阶段(裂隙已经贯通，岩块错动变形阶段)。

3.根据权利要求1所述的一种岩石弹蠕模量的确定方法，其特征在于：所述的实用围岩3阶段应变软化模型是由所述的基于蠕变前提的围岩4阶段应变软化模型简化得到的，由于如图中的直线段OE和EB与直线段OC非常贴近，完全可以用直线段OC替代直线段OE和EC，以此简化围岩变形分区的理论计算；该模型具体表现为OC、CB、BA 3个阶段，其中，OC为弹性阶段的线段OE和塑性硬化阶段的线段EC的近似替代线段，CB表示塑性软化阶段(非稳定蠕变阶段及岩石剧烈破坏阶段)，BA表示塑性流动阶段(裂隙已经贯通，岩块错动变形阶段)。

4.根据权利要求1所述的一种岩石弹蠕模量的确定方法，其特征在于：所述稳定蠕变上阈值为图1所示的基于蠕变前提的围岩4阶段应变软化模型中的C点的应力值，该值为塑性硬化阶段与塑性软化阶段的交点应力值，即岩石从发生稳定蠕变转变为开始发生不稳定蠕变的分界点应力值。

5.根据权利要求3所述的一种岩石弹蠕模量的确定方法，其特征在于：所述稳定蠕变下阈值为图1所示的基于蠕变前提的围岩4阶段应变软化模型中的E点应力值，该值为弹性阶段与塑性硬化阶段的交点应力值，即岩石由弹性变形转变为发生稳定蠕变变形的交界点应力值。

6.根据权利要求1—5所述的一种岩石弹蠕模量的确定方法，其特征在于：所述弹蠕模量的确定步骤如下：

1)对于选取的岩石试件分别设置单轴压缩试验及稳定蠕变试验，确定出该岩石试件在某一围压下的全应力——应变曲线及相应围压下的稳定蠕变上阈值点，获得稳定蠕变上阈值点对应的应力值和环向应变值。

2)由于弹蠕模量的计算公式可表示为：E_ec＝(σ₁)_ec/(ε₁)_ec，且式中(σ₁)_ec是围岩稳定蠕变上阈值，(ε₁)_ec是围岩稳定蠕变上阈值对应的环向应变值，故把试验获得的该围压下的岩石稳定蠕变上阈值与相应的环向应力值带入上述弹蠕模量计算公式，即可获得该岩石的弹蠕模量。