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原文传递一种基于加卸载响应滞后比指标的岩爆倾向性等级判别方法

专利名称：	一种基于加卸载响应滞后比指标的岩爆倾向性等级判别方法
摘要：	本发明公开了一种基于加卸载响应滞后比指标的岩爆倾向性等级判别方法。通过对圆柱型岩石试样进行单轴压缩分级加卸载试验，得到其应力应变曲线，在每级加卸载峰值点处根据最小二乘拟合法计算出其加卸载响应值，进而得到岩石试样的加卸载响应比变化曲线，将加卸载响应比开始逐级上升的起始点定义为起变点。起变点对应加载时间点到岩石试样峰值强度对应加载时间点之间的间隔时间称为滞后时间T1，从初始加载时间点到岩石试样峰值强度对应加载时间点之间的间隔时间称为T2，T1和T2的比值称为加卸载响应滞后比指标TR。利用计算出的加卸载响应滞后比指标TR的大小可以实现岩石材料岩爆倾向性等级判别。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中南大学
发明人：	宫凤强;吴晨;闫景一;李夕兵
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201910108060.8
公开号：	CN109827846A
代理机构：	长沙新裕知识产权代理有限公司
代理人：	周跃仁
分类号：	G01N3/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号
主权项：	1.一种基于加卸载响应滞后比指标的岩爆倾向性等级判别方法，其特征在于，将圆柱形岩石试样放在刚性电液伺服材料控制试验机上，以12KN/min的加载速率进行单轴压缩分级加卸载试验直至岩石试样破坏，得到岩石试样在分级加卸载条件下的应力应变曲线，通过最小二乘拟合法计算得到加卸载响应比(Load-Unload Response Ratio，LURR)值。确定起变点对应加载时间点到岩石试样峰值强度对应加载时间点之间的间隔时间T1，初始加载时间到岩石试样峰值强度对应加载时间之间的间隔时间T2，计算T1和T2的比值TR。当TR＞0.25时，岩石材料无岩爆倾向；当0.20＜TR≤0.25时，岩石材料有轻岩爆倾向；当0.15＜TR≤0.20时，岩石材料有中岩爆倾向；当TR≤0.15时，岩石材料有强岩爆倾向。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述岩石在单轴压缩分级加卸载试验中的滞后比TR计算过程如下：步骤1：根据岩石力学单轴压缩试验规程，取1个圆柱形岩石试样安放在刚性电液伺服材料控制试验机上，以12KN/min的力控制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3个相同规格的岩石试样，以相同的力控制加载速率对岩石试验进行加载，首先加载至单轴抗压强度σc的4％，然后卸载到0，本次加载作为第1级载荷，然后再次加载至单轴抗压强度的8％，卸载至4％，作为第2级载荷；再加载至12％，卸载至8％，作为第3级荷载，以此类推，逐级加卸载直至岩石试样破坏，从而获得每个岩石试样在单轴压缩分级加卸载试验中的应力应变曲线；步骤3：对步骤2中得到的应力应变曲线分析，确定每个加卸载峰值点的位置，在每个加卸载峰值点前后的加载段和卸载段的轴向应力上，从峰值点应力分别向下各取1MPa数据利用最小二乘拟合法计算出加卸载响应比值。具体操作为以各级加卸载峰值点为上限，在加载段和卸载段各取1MPa数据，根据最小二乘拟合法分别拟合出加载段的斜率和卸载段的斜率；步骤4：根据步骤3中拟合得到的加载段斜率和卸载段斜率，分别取各自的倒数作为加载段响应率和卸载段响应率，各级加卸载峰值点的加卸载响应比值即为加载段响应率和卸载段响应率的比值；步骤5：分析步骤4中得到的加卸载响应比变化曲线，定义每个岩样加卸载响应比发生逐级上升现象的起始点为起变点，记相邻两级加卸载响应比值的差值为ΔLURR，ΔLURRι＝LURRι-LURRι-1(ι≥2)，式中ΔLURRι为第i级加卸载试验对应的加卸载响应比差值，LURRι为第i级加卸载响应比值，LURRι-1为第i-1级加卸载响应比值。考察岩石试样60％峰值强度之后对应的ΔLURR值，若三个连续的ΔLURR值为正，即表明岩石加卸载响应比值出现逐级上升现象，则确定这三个连续的ΔLURR中的第一个ΔLURR对应的前一级加卸载试验的峰值点为起变点。步骤6：确定起变点对应加载时间点到岩石试样峰值强度对应加载时间点之间的间隔时间T1，初始加载时间点到岩石试样峰值强度对应加载时间点之间的间隔时间T2，计算T1和T2的比值TR为加卸载响应滞后比值。步骤7：利用步骤6计算出的TR值判断岩石试样的岩爆倾向性。当TR＞0.25时，岩石材料无岩爆倾向；当0.20＜TR≤0.25时，岩石材料有轻微岩爆倾向；当0.15＜TR≤0.20时，岩石材料有中等岩爆倾向；当TR≤0.15时，岩石材料有强岩爆倾向。 3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，确定加卸载响应比起变点与峰值应力点之间间隔时间T1与初始加载至岩样达到峰值强度所用时间T2，所述岩石试样在单轴压缩分级加卸载试验中的滞后比TR，通过T1和T2的比值得到。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述圆柱形岩石试样的直径D取为48-52mm，高度L为直径长度的1.8～2.2倍。
所属类别：	发明专利