[发明专利]一种岩石时效劣化过程的测试方法

权利要求书

1.一种岩石时效劣化过程的测试方法，包括通过测量声波在岩体中的传播速度分析岩石弹性模量的技术，其特征在于所述一种岩石时效劣化过程的测试方法包括以下步骤：

A.声波探头的设置

①在拟定进行时效试验的岩石试样(3)轴向的两个端面分别对称设置承压声波发射探头(2)和承压声波接收探头(5)，承压声波发射探头(2)和承压声波接收探头(5)分别位于岩石试样(3)的中心线上；

②在拟定进行时效试验的岩石试样(3)的两侧的两个与岩石试样(3)轴线平行的对称平面上对称设置非承压声波发射探头(4)和非承压声波接收探头(7)，非承压声波发射探头(4)和非承压声波接收探头(7)的中心位置为岩石试样(3)的高度的二分之一处；

B.岩石时效试验的加载和测量方法

①将设置好承压声波发射探头(2)、承压声波接收探头(5)、非承压声波发射探头(4)和非承压声波接收探头(7)的岩石试样(3)放置在岩石压力试验机上端压头(1)和下端压头(6)之间并对岩石试样(3)按1.0～6.0MPa/分钟的速度施加荷载，当施加荷载达到已知岩石试样(3)的瞬时单轴抗压强度的75～85％时停止施加荷载，保持作用在岩石试样(3)端面上的荷载大小不变；

②通过声波仪(8)读取并记录由非承压声波发射探头(4)和非承压声波接收探头(7)测量获得的岩石试样(3)的横向波速V_s1和对应时刻，通过声波仪(8)读取并记录由承压声波发射探头(2)和承压声波接收探头(5)测量获得的纵向波速V_p1和对应时刻；

③保持作用在岩石试样(3)端面上的荷载大小恒定不变，前十二小时每隔二小时记录一次通过声波仪(8)读取由非承压声波发射探头(4)和非承压声波接收探头(7)测量获得的岩石试样(3)的横向波速V_s和对应时刻以及通 过声波仪(8)读取由承压声波发射探头(2)和承压声波接收探头(5)测量获得的纵向波速V_p和对应时刻，往后每八小时记录一次横向波速V_s和纵向波速V_p以及两个波速的对应时刻；

④当测量记录的横向波速V_s相对于岩石试样(3)加载后的V_sl改变幅度超过10％时，或纵向波速V_p相对于岩石试样(3)加载后的V_p1改变幅度超过10％时，则通过声波仪(8)读取并记录由非承压声波发射探头(4)和非承压声波接收探头(7)测量岩石试样(3)的横向波速V_s和对应时刻以及通过声波仪(8)读取由承压声波发射探头(2)和承压声波接收探头(5)测量岩石试样(3)的纵向波速V_p和对应时刻的频率增大到每两小时一次；

⑤当横向波速V_s相对于岩石试样(3)加载后的V_s1改变幅度超过20％时，或纵向波速V_p相对于岩石试样(3)加载后的V_p1改变幅度超过20％时，则通过声波仪(8)读取并记录非承压声波发射探头(4)和非承压声波接收探头(7)测量岩石试样(3)的横向波速V_s和对应时刻以及通过声波仪(8)读取由承压声波发射探头(2)和承压声波接收探头(5)测量岩石试样(3)的纵向波速V_p和对应时刻的频率加大到每一小时一次；

⑥当岩石试样(3)在恒定荷载作用下连续七天内的纵向波速V_p和横向波速V_s分别相对于V_p1和V_s1的改变幅度均小于10％，则在原来荷载基础上增加作用在岩石试样(3)端面上的荷载，岩石试样(3)端面上的应力增量值为已知岩石试样(3)的瞬时单轴抗压强度5％；

⑦如果岩石试样(3)未破坏，重复实施步骤第③～⑥，直到岩石试样(3)破坏后则停止试验；

C.岩石时效试验的数据处理

①在已知岩石试样(3)的平均泊松比ν和平均密度ρ后，将试验过程中获得的横向波速V_s和纵向波速V_p代入(式1)和(式2)，换算得到对应的岩 石试样(3)横向弹性模量值E_s和纵向弹性模量值E_p；

E_s＝ρ(1+ν)(1-2ν)(V_s)²/(1-ν)    (式1)

E_p＝ρ(1+ν)(1-2ν)(V_p)²/(1-ν)    (式2)

②以测量时刻为横坐标，以测量时刻对应的岩石试样(3)的横向弹性模量E_s为纵坐标，将所有试验过程中测量的横向声波波速V_s换算得出的岩石试样(3)的横向弹性模量E_s绘制在同一张图上，获得劣化全过程试验中的岩石试样(3)的横向弹性模量一时间的演化曲线，并通过最小二乘法对试验数据进行函数拟合，从而获得岩石试样(3)时效劣化过程中的横向弹性模量劣化规律；

③以测量时刻为横坐标，以测量时刻对应的岩石试样(3)的纵向弹性模量E_p为纵坐标，将所有试验过程中测量的纵向声波波速V_p换算得出的岩石试样(3)的纵向弹性模量E_p绘制在同一张图上，获得劣化全过程试验中岩石试样(3)的纵向弹性模量一时间的演化曲线，并通过最小二乘法对试验数据进行函数拟合，从而获得岩石试样(3)的时效劣化过程中的纵向弹性模量劣化规律。