[发明专利]一种判断岩石材料发生岩爆倾向性的方法

摘要

本发明公开了一种判断岩石材料发生岩爆倾向性的方法，该方法针对峰值强度后岩石破坏所需的耗散能量根据峰值强度后应力‑应变曲线求得，通过对岩石试样的一次加卸载实验，发现真实系列值(Ki)与峰值前弹性应变能与总输入能比值(λi)之间呈线性关系，求出岩石达到峰值强度时的弹性应变能与总输入能的比值λ1，而岩石达到峰值强度时的总输入能U1根据应力‑应变曲线求出，从而获得岩石达到峰值强度时的弹性变形能量。解决了岩石达到峰值强度时不能即时卸载进而无法计算内部储存的弹性应变能问题，利用计算出的弹性应变能和峰后耗散能进行比较，进而判断岩石材料是否具备岩爆倾向性。本发明为岩石材料岩爆倾向性的确定提供了一种全新的判别方法。

主权项

1.一种判断岩石材料发生岩爆倾向性的方法，其特征在于，将圆柱型岩石试样放在刚性电液伺服材料控制试验机上，以0.063‑0.067mm/min的位移加载速率加载直至岩石试样破坏时，获取岩石试验处于峰值强度点时储存于岩体单元内的弹性应变能Ue与峰值后破坏所需的耗散能量Urs，当Ue‑Urs＞0，则认为岩石材料具有岩爆倾向性；若Ue‑Urs≤0，则岩石材料无岩爆倾向性；所述储存于岩体单元内的弹性应变能Ue的测量过程如下：步骤1：根据岩石力学单轴压缩试验规程，取圆柱型岩石试样安放在刚性电液伺服材料控制试验机上，以0.063‑0.067mm/min的位移加载速率加载直至岩石试样破坏，测得岩石试样的单轴抗压强度σc；步骤2：重新取5个相同的圆柱型岩石试样，以相同的位移加载速率对岩石试验进行加载，分别加载至不同的应力水平0.7σc，0.75σc，0.8σc，0.85σc，0.9σc，再以0.063‑0.067mm/min位移速率进行卸载，五个岩石试样均卸载到0.02σc；步骤3：再次对步骤2中已经卸载到0.02σc的岩石试样分别以0.063‑0.067mm/min的位移加载速率加载直至岩石试样破坏，得到岩石试样的加卸载应力‑应变曲线，从而获得每个岩石试样在第二次加载后的峰值强度，分别为σc0.7，σc0.75，σc0.8，σc0.85，σc0.9；步骤4：设定岩石试样加卸载的应力水平实际值为K_i，i＝0.7,0.75,0.8,0.85,0.9；设定卸载点处岩石弹性应变能和总输入能的比值为λ_i，其中，i表示岩石试样的单轴抗压强度σc的倍数；Uie和Ui分别表示岩石试样在加卸载应力为iσc时，岩石试样在卸载点的总输入能量和弹性应变能，其中，岩石试样在卸载点的总输入能量为对岩石试样进行位移加载直至试样破坏时得到的加载线与横坐标轴所围成的面积；步骤5：利用步骤1—步骤3采集的数据，获取多组Ki‑λi值，并对Ki‑λi进行线性拟合，获取Ki‑λi的线性关系函数f(λi)＝W(Ki)；步骤6：令K＝1，利用步骤5获得的函数计算卸载点处岩石弹性应变能和总输入能量的比值λ1；步骤7：根据岩石试样在峰值强度前的加卸载应力‑应变曲线进行积分求出计算峰值强度点的总输入能量U1，获得处于峰值强度点时岩石内部的弹性应变能为Ue＝U1·λ1；所述岩石试样在峰值强度后破坏所需的耗散能量Urs，通过对峰后应力‑应变曲线进行积分计算获得。