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专利号: 2021111956930
申请人: 辽宁科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种分析岩石在复杂卸荷应力条件下破坏机制的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:现场采集岩石样本,分别加工成单轴压缩、巴西劈裂、三点弯曲以及直接剪切试验所需大小的试验样品;

步骤二:开展单轴压缩试验,获取抗压强度、弹性模量以及泊松比平均值;

步骤三:分别开展巴西劈裂、三点弯曲以及直接剪切试验,并利用声发射系统监测上述三类试验过程中的微破裂信息及波形,获取以上三类试验过程中的荷载‑位移曲线,其中直接剪切试验包含法向与切向两个方向的荷载‑位移曲线;

步骤四:根据巴西劈裂和直接剪切试验后样品的断口数字图像,提取张拉与剪切断口的粗糙度特征参数,即相对粗糙度,其定义为数字图像灰度值的变异系数,计算公式为:其中SDgray matrix和Mgray matrix分别是灰度矩阵的标准偏差和平均值。并绘制相对粗糙度分布直方图,确定剪切断口δ的95%置信区间的上限,拉伸断口δ的95%置信区间下限,这两个值的平均值作为区分拉伸和剪切断口的临界值;

步骤五:根据直接剪切和三点弯曲试验过程中的微破裂信息,提取张拉与剪切微破裂的声发射特征参数,利用线性分类器对直接剪切与三点弯试验过程所测微破裂声发射信号的上升时间与幅值的比值(RA)与平均频率(AF)的二维散点数据进行二分类,确定砂岩RA‑AF坐标系下的临界斜率;

步骤六:根据直接剪切试验和三点弯曲试验提取产生单位面积剪切与张拉裂纹的耗散能特征参数,利用能量守恒原理确定产生单位面积张拉与剪切破坏的耗散能;

步骤七:开展复杂卸载应力条件下同种岩石的试验,通过评估破坏过程微裂纹的演变、张拉与剪切耗能、断口张拉与剪切作用占比,进而分析岩石破坏机理。

2.根据权利要求1所述的分析岩石在复杂卸荷应力条件下破坏机制的方法,其特征在于,所述步骤一中,单轴压缩试验、巴西劈裂试验、三点弯曲试验以及直接剪切试验的试验样品均分别设置5‑6个。

3.根据权利要求1所述的分析岩石在复杂卸荷应力条件下破坏机制的方法,其特征在于,所述步骤三中,声发射系统为PCI‑2声发射监测系统。

4.根据权利要求1所述的分析岩石在复杂卸荷应力条件下破坏机制的方法,其特征在于,所述步骤六中,产生单位面积剪切和张拉裂纹所消耗的能量估算公式分别为:其中,us和ut分别是产生每单位面积剪切和张拉裂纹所消耗的能量;As和At分别是剪切裂纹和张拉裂纹的有效面积,us和ut分别通过以剪切破坏为主的直接剪切试验和以拉伸破坏为主的三点弯曲试验获得。