[发明专利]真三轴加载装置、岩石力学性能及损伤方向性测试方法

权利要求书

1.一种岩石的力学性能测试方法，其特征在于，所述力学性能测试方法利用真三轴加载装置进行测试，包括：

将n/2个超声波干耦合探头布置于被测岩石x方向的第一测面，将n/2个超声波干耦合探头布置于被测岩石x方向的第二测面；

采集第一测面的n/2个超声波干耦合探头信号，在同一测面两两之间的信号接收时间间隔，计算第一测面的平测波速；

采集第二测面的n/2个超声波干耦合探头信号，在同一测面两两之间的信号接收时间间隔，计算第二测面的平测波速；

采集第一测面的n/2个超声波干耦合探头与第二测面的n/2个超声波干耦合探头信号，在对测面两两之间的信号接收时间间隔，计算对测波速；

利用第一测面和第二测面的所有平测波速的平均值，和所有对测波速的平均值，计算被测岩石的泊松比和动态弹性模量；

其中，所述第一测面的平测波速通过如下方法计算：

其中，为第一测面不同超声波干耦合探头的布置间距，为第一测面不同超声波干耦合探头之间的信号接收时间间隔；

所述第二测面的平测波速通过如下方法计算：

其中，为第二测面不同超声波干耦合探头的布置间距，为第二测面不同超声波干耦合探头之间的信号接收时间间隔；

对测波速通过如下方法计算：

其中，为第一测面的超声波干耦合探头与第二测面的超声波干耦合探头的间距，为第一测面的超声波干耦合探头与第二测面的超声波干耦合探头之间的信号接收时间间隔；

被测岩石的泊松比和动态弹性模量通过如下方法计算：

其中，为泊松比，为动态弹性模量，为所有对测波速的平均值，为第一测面和第二测面的所有平测波速的平均值，为被测岩石的密度。

2.一种岩石的损伤方向性测试方法，其特征在于，所述损伤方向性测试方法利用真三轴加载装置进行测试，包括：

建立直角坐标系O-XYZ；

采集第一测面的n/2个超声波干耦合探头与第二测面的n/2个超声波干耦合探头信号，在对测面得到两两之间信号的波速矢量；

获取每个波速矢量投影至直角坐标系O-XYZ的x轴、y轴和z轴的波速分量，构建波速分量矩阵；

构造测试矩阵，通过波速分量矩阵计算测试矩阵，并计算测试矩阵的特征值和特征向量；

通过测试矩阵的特征值表征各向异性矢量椭球标准方程，通过测试矩阵的特征向量表征被测岩石的各向异性；

其中，所述波速分量矩阵表述为：

其中，分别为每个波速矢量投影至直角坐标系O-XYZ的x轴、y轴和z轴的波速分量，，

测试矩阵表述为：

，其中，为未知量；

通过求解方程：，计算测试矩阵的未知量，

其中，矩阵满足：；

计算测试矩阵的特征值及其对应的特征向量，测试矩阵的特征值表征的各向异性矢量椭球标准方程为：

其中，表征各向异性矢量椭球标准方程半主轴长，表征对应波速矢量的大小，特征值对应的特征向量表征对应波速矢量的方向，其中，为对应的波速矢量，为对应的波速矢量，为对应的波速矢量；

由个波速矢量表征被测岩石的损伤方向性。