[发明专利]一种基于三轴压缩试验测定岩石损伤参数的方法

摘要

本发明公开了一种基于三轴压缩试验测定岩石损伤参数的方法，基于岩石的统计损伤本构模型，具体所采用的统计损伤本构模型及拟合求值的损伤参数区分了拉剪和压剪两类损伤受力状态的不同，针对拉剪和压剪损伤受力状态下的损伤参数m和F0，具体给出了由三轴压缩试验获得的岩石破裂过程的应力、应变数据求算这两个岩石损伤参数的公式和过程。在本发明的优点在于：其拟和求算公式推导的基础模型更加符合正确的力学机制；所求算的损伤参数精度更高，获得的参数在模型的力学机制上更具合理性。本发明的修正模型对应力应变曲线的拟合精度有了较大提高。

主权项

1.一种基于三轴压缩试验测定岩石损伤参数的方法，其特征在于：设考虑岩石的三轴压缩试验，对岩样施加轴压σ1，围压σ2＝σ3；根据拉剪、压剪应力状态修正的岩石统计损伤本构模型，模型所含的基本本构参数包括：弹性模量E、泊松比v、粘性系数c、内摩擦角损伤参数m和F₀；弹性模量E、泊松比v由岩石在损伤未发生的弹性变形阶段由记录的轴向、围向的应力和应变数据计算得到；粘性系数c、内摩擦角可以通过在不同围压下岩石弹性阶段的极限应力拟合计算；损伤参数m和F0的拟合计算如下：参数拟和求算公式可写为：Y＝AX‑B式中：式中X和Y为参数拟和求算的中间变量，ln表示对数运算符；线性拟合参数A、B可分别表示为A＝mB＝m ln F0由损伤模型的本构关系，损伤变量D可如下求算基于Mohr‑Coulomb失效准则下的微元强度分布变量F定义式中的参数α和k的计算均考虑了拉剪和压剪应力状态的不同，即式中σθ表示Mohr‑Coulomb准则的滑移面上的正应力，下标θ表示此滑移面法线与σ1主应力方向的夹角，当σθ≥0时，为压剪应力状态；当σθ＜0时，为拉剪应力状态；以此作为岩石拉剪、压剪两类损伤受力状态的判据；由上述公式，可知在已知围压σ2＝σ3的条件下，由试验记录轴向应力应变σ1‑ε1曲线上的数据点，能首先计算对应的D、α、k值，再代参数值入公式计算得到对应的X‑Y数据点；接下来由X‑Y数据点进行线性拟合可近似获得A、B；得到的A、B值代入相应公式可计算得到参数m和F0。