[发明专利]硬脆性岩石的三轴流变试验工艺与方法

摘要

本发明涉及一种硬脆性岩石的三轴流变试验工艺与方法，包括以下步骤：1)确定硬脆性岩石瞬时三轴抗压强度，采用三轴流变方式进行加载；2)确定试验的围压大小、试验加载分级并采用循环加卸载的加载方式；3)用热缩套管和不锈钢管箍密封岩样，防止渗油；4)施加围压至设定值，稳定后施加第一级轴压，合理设置记录数据的时间间隔；5)变形稳定后继续分级施加轴向应力直至试验完成；6)用残余应变法确定岩石的长期强度。本发明给出了围压的合理取值，最大程度避免了因岩石局部破裂而造成的变形突变；合理地确定了试验加载分级，既能得到岩石的蠕变应力门槛值又能得到加速蠕变曲线；提出了用加卸载流变试验的残余应变法确定硬脆性岩石的长期强度。

主权项

1.一种硬脆性岩石的三轴流变试验工艺与方法，其特征在于，包括以下步骤：1)确定硬脆性岩石单轴抗压强度的大小，采用三轴流变方式进行加载，其中，围压为σ₃，轴压为σ₁，轴向偏应力为σ₁-σ₃；2)确定试验的围压大小、试验加载分级及加载方式；其中，围压σ₃取值为σ_cu为岩石的单轴抗压强度；加载方式采用分级加卸载，试验加载分级为6～8级；根据已有的研究成果，对坚硬岩石假定其长期强度σ_∞＝(0.7～0.8)σ_c，因此，三轴流变试验的轴压σ₁分级分别为0.5σ_c、0.55σ_c、0.6σ_c、0.65σ_c、0.7σ_c、0.75σ_c、0.8σ_c或0.85σ_c，σ_c为岩石的瞬时破坏强度；3)试验前先将岩样与上、下垫块安装在同一条轴线上，上下垫块和岩样外部套热缩套管，热缩套管经电吹风热烘至收缩后与岩样和垫块贴紧；热缩套管上下各用不锈钢管箍套牢、密封，防止渗油；4)将装好轴向与横向应变传感器的岩样放入岩石流变仪的自平衡三轴压力室中，并调整好中心位置，使岩样的轴线与试验机加载中心线重合，避免偏心受压造成岩石加载的非均匀性，从而影响岩石流变试验结果；5)按0.05MPa/s的加载速率通过油液系统给岩样施加至预定的围压值，使岩样处于静水压力下，到达围压的设定值，并等待变形稳定后，轴向变形和横向变形值赋零；按0.05～0.1MPa/s施加轴向偏应力，当加载至设定的第1级应力水平时，保持岩样轴向偏应力不变，测量并记录岩样轴向应变与时间的关系和各级偏应力水平的持续时间；试验点采样间隔1h以内，每10min采一个点，1h以后每小时采一个点，后期临近破裂水平时，为得到加速蠕变曲线，每1min采一个点；6)在第1级应力水平下的变形稳定后，改加至设定的第2级应力水平，并维持这一应力水平恒定，测量并记录岩样轴向应变与时间关系，在变形稳定后进入下一级应力水平，直至试验完成为止；7)取出岩样，描述其破坏形式，整理试验数据，得到不同围压下各级应力水平对应的岩石蠕变变形与时间的关系，并用残余应变法确定岩石的长期强度。