[发明专利]一种岩石膨胀概化分析方法

说明书

本发明涉及岩石吸水膨胀与时长关系的分析领域，具体涉及一种岩石膨胀概化分析方法，包括如下步骤：(1)构建岩石膨胀的概化分析模型；(2)确立模型中岩石膨胀的供水机制；(3)计算单位岩石吸水膨胀时长；(4)计算岩石膨胀水的总补给量，结合单位岩石吸水膨胀时长，得出岩石膨胀过程中含水量随时间变化规律，与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过构建岩石膨胀的概化模型计算分析岩石膨胀过程中水在岩石内部的渗透速率，得出岩石含水率随时间的变化规律，描述和预测硬质石膏岩吸水膨胀过程中含水率的变化关系和膨胀发生时长。

技术领域

本发明涉及岩石吸水膨胀与时长关系的分析领域，具体涉及一种岩石膨胀概化分析方法。

背景技术

岩石膨胀行为的发生是膨胀岩与水共同作用的结果，由室内岩石浸水试验和已有研究成果可知，岩石吸水膨胀的发生是需要一个过程，其中岩石吸水的过程及吸水量则决定着岩石膨胀行为的时间长短和膨胀程度，而这一个过程与外部水源供给及水在岩石内部的流通状况等因素密切相关，这些因素相互影响与制约，很难通过测试的方式获得其中复杂的关系，目前，但现有的分析方法中，对膨胀岩石吸水时间的观测和计算仅能依靠室内岩石试件的水试验进行观测，缺乏可用于工程参考的理论计算与预测方法，造成在工程中无法预判膨胀岩体膨胀发生时长。

因此，开发一种岩石膨胀概化分析方法，可用于计算与预测岩石吸水膨胀时间，该发明不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本发明得以完成的动力所在和基础。

发明内容

为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种岩石膨胀概化分析方法，通过概化模型分析谁在岩石内部的渗流过程中，从而得出岩石膨胀含水量与时间的关系。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种岩石膨胀概化分析方法，包括如下步骤：

(1)构建岩石膨胀的概化分析模型；

(2)确立模型中岩石膨胀的供水机制；

(3)计算单位岩石吸水膨胀时长；

(4)计算岩石膨胀水的总补给量，结合单位岩石吸水膨胀时长，得出岩石膨胀过程中含水量随时间变化规律。

在本发明中，作为一种改进，所述岩石膨胀的分析模型概化方法如下：

(1)将岩石内部概化为均匀致密岩体，由若干单位岩石组成，每个单位岩石则由若干吸水后膨胀的微单元组成；

(2)水在岩石内由外部微单元向内部微单元传递，且所述外部微单元在充分膨胀后向内部微单元进行传递。

在本发明中，作为一种改进，所述岩石膨胀供水机制如下：

(1)单位岩石内微单元膨胀用水由其周边相邻单元供给，岩石内部不存在可以流通的自由水；

(2)所述微单元仅能传递自身所携带并可传输的赋存量，所述赋存量为单元饱和含水减去天然含水后的剩余值；

在本发明中，作为一种改进，所述单位岩石吸水膨胀时长计算如下：

单位岩石膨胀过程中，所述微单元共进行了R次水的传输补给，第1次水的传输补给时长为ΔT，后续水的补给路径增加，时长逐步增加，时长增加为水补给次数R的函数F(r)，单位岩石膨胀时长T为：

其中，r为补给次数的变量；

随着水的传输补给次数增加，岩石内部补给通道数量呈非线性的增长，时长增加函数F(r)为非线性函数，当r＝1时，F(r)＝ΔT，由此得出F(r)为如下函数形式：