[发明专利]一种确定岩石长期强度的方法

说明书

本发明公开了一种确定岩石长期强度的方法，属于岩石力学性能技术领域。所述确定岩石长期强度的方法包括：获取岩石在不同应力条件下的体积应变；根据应力球张量和体积应变获取岩石的在不同应力条件下体积模量；取不同时间点的岩石的体积模量的倒数，获得体积模量的倒数与应力之间的关系图；根据体积模量的倒数与应力之间的关系图，获取不同时间的岩石的体积模量与应力之间的关系表达式；根据不同时间的岩石的体积模量与应力之间的关系表达式，且视岩石的体积模量为0，获取体积模量由正值向负值转化时对应的多个应力值；取多个应力值的平均值，得到岩石长期强度。本发明确定岩石长期强度的方法加载施加短，可以确定岩石长期强度。

技术领域

本发明涉及岩石力学性能技术领域，特别涉及一种确定岩石长期强度的方法。

背景技术

岩石在深部复杂地质环境下的流变性质是关乎深部围岩支护以及长期稳定性的关键力学性能，其中岩石的长期强度是所有深部地下工程都需要重视的力学性质之一。经过大量的试验和工程实例证明，地下岩体在长期荷载作用下变形破坏时的强度值是小于岩石自身的峰值强度值，且岩体的变形失稳也表现出了与时间有关的强度性能。同时，学者们还将岩石的长期强度定义为一种具有时效性的强度特性，将在地下工程试用期间不会发生变形破坏的最大作用荷载称为长期强度。因此，研究岩石的长期强度以及提出一种确定岩石长期强度的方法对实际工程具有重要的指导意义。

目前，工程中和学术研究中最常用确定岩石长期强度的方法一般为：

1，等时应力-应变曲线的拐点确定法，等时应力-应变曲线的拐点在实际中较难确定，该拐点的变化规律较为离散，导致对应的应力值无法明确确定；

2，过渡蠕变确定法，过渡蠕变确定法确定得到的岩石长期强度值是一个范围，没有确定的长期强度数值，该范围的大小也与制定蠕变方案的应力水平等级有关，故该方法具有一定的人为误差和局限性。

发明内容

本发明提供一种确定岩石长期强度的方法，解决了或部分解决了现有技术中岩石长期强度的应力值无法明确确定，存在误差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种确定岩石长期强度的方法包括：获取岩石在不同力条件下的体积应变；假设岩石在加载瞬间产生的瞬时应变全部为弹性应变，根据应力球张量和体积应变获取岩石的在不同应力条件下体积模量；取不同时间点的岩石的体积模量的倒数，获得体积模量的倒数与应力之间的关系图；根据体积模量的倒数与应力之间的关系图，获取不同时间的岩石的体积模量与应力之间的关系表达式；根据不同时间的岩石的体积模量与应力之间的关系表达式，且视岩石的体积模量为0，获取体积模量由正值向负值转化时对应的多个应力值；取多个应力值的平均值，得到岩石长期强度。

进一步地，所述获取岩石在不同应力条件下的体积应变包括：获取岩石在不同应力条件下的轴向蠕变历时曲线图，根据轴向蠕变历时曲线图获取岩石在不同应力条件下的轴向应变ε₁；获取岩石在不同应力条件下的径向蠕变历时曲线图，根据径向蠕变历时曲线图获取岩石在不同应力条件下的径向应变ε₃；根据ε_V＝ε₁+2ε₃；式中：ε₁为轴向应变；ε₃为径向应变；ε_V为体积应变。

进一步地，根据岩石在不同应力条件下的体积应变，获取体积蠕变历时曲线。

进一步地，所述根据应力球张量和体积应变获取岩石在不同应力条件下体积模量包括：式中：K为体积模量，σ_m为应力球张量；ε_m为应变球张量。

进一步地，式中：σ₁为轴向应力；σ₃为径向应力。

进一步地，根据岩石的在不同应力条件下体积模量，获取岩石在不同应力作用下的体积模量变化规律图。