[发明专利]一种基于剩余弹性应变能指标的岩爆倾向性等级判别方法

摘要

本发明公开了一种基于剩余弹性应变能指标的岩爆倾向性等级判别方法，该方法针对常规静载单轴压缩中无法精确计算岩石试样在峰值强度处内部弹性应变能的不足，对岩石材料进行了不同卸载点处的单轴压缩一次加卸载试验，发现了储存在岩石材料内部的弹性应变能密度和总输入能密度之间的线性函数关系，提出了剩余弹性应变能指标的概念和定义，并建立了基于剩余弹性应变能指标的岩爆倾向性等级判别标准。该判别方法解决了现有的利用岩石压缩应力‑应变曲线建立的岩爆倾向性判据中无法全面考虑岩石受载过程中试样内部的弹性应变能、耗散能和破坏能之间的关系的问题，并且为定量考察岩石材料岩爆倾向性提供了新方法。

主权项

一种基于剩余弹性应变能指标的岩爆倾向性等级判别方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，对圆柱形岩石试样进行3次常规静载单轴压缩试验，根据得到的一次加载的应力‑应变曲线获得岩石试样的单轴抗压强度均值σc；然后，通过对圆柱形岩石试样进行5次不同应力水平下的单轴压缩一次加卸载试验，得到岩石试样一次加卸载的应力‑应变曲线；其次，根据得到的所述岩石试样一次加卸载试验的应力‑应变曲线，求得岩石试样在不同应力水平下卸载点处的总输入能密度Ui和弹性应变能密度的值，i表示试验次数；接着，对至少5组总输入能密度Ui和弹性应变能密度的值进行拟合，得到Ui和之间的函数关系；然后，利用Ui和之间的函数关系，以岩石试样在峰值强度点处的总输入能密度计算出岩石试样在峰值强度点处储存在内部的弹性应变能密度，并以峰值强度点岩石内部储存的弹性应变能密度与峰后破坏能密度的差值求得剩余弹性应变能密度Uef；最后，利用剩余弹性应变能密度Uef判别岩石材料的岩爆倾向性等级：当Uef<50kJ/m3时，岩石材料无岩爆倾向；当Uef＝50～150kJ/m3时，岩石材料有轻微岩爆倾向；当Uef＝150～200kJ/m3时，岩石材料有中等岩爆倾向；当Uef>200kJ/m3时，岩石材料有强岩爆倾向。