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原文传递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：	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，先将岩块加工成圆柱形岩石试样，进行单轴压缩试验直至破坏得到其应力应变曲线，以轴向应力峰值作为单轴抗压强度；以相同加载速率对另一试样进行单轴压缩分级加卸载试验，得试样的分级加卸载应力应变曲线并依此确定各级加卸载峰值点；确定各级加卸载响应比并绘制加卸载响应比随轴向应变的变化曲线，进而确定岩石试样的加卸载响应比起变点；然后计算起变点与岩石试样峰值强度点之间的滞后时间T1和初始加载点至岩石试样达到峰值强度点的时间T2，依据TR＝T1/T2计算计算滞后比TR并依此判断岩石试样岩爆倾向性等级。解决了岩石开挖发生岩爆引发安全事故的问题。
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：	2019-05-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910429937.3
公开号：	CN110044716A
代理机构：	长沙星耀专利事务所(普通合伙)
代理人：	宁星耀
分类号：	G01N3/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	410083 湖南省长沙市麓区麓山南路932号
主权项：	1.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，具体步骤如下：步骤S1、现场取样，将取得的岩块加工成圆柱形岩石试样；步骤S2、进行单轴压缩试验，加载圆柱形岩石试样直至破坏，得到其应力应变曲线；步骤S3、以圆柱形岩石试样的轴向应力的峰值作为其单轴抗压强度σc；步骤S4、以与步骤S2相同的加载速率对相同规格的另一圆柱形岩石试样进行单轴压缩分级加卸载试验直至试样破坏，获得该岩石试样的分级加卸载应力应变曲线；步骤S5、依据分级加卸载应力应变曲线确定岩石试样的各级加卸载峰值点，并拟合出每级加卸载试验的加载段和卸载段数据点的斜率；步骤S6、依据每级加卸载试验的加载段和卸载段数据点的斜率确定各级加卸载响应比，并绘制加卸载响应比随轴向应变的变化曲线；步骤S7、依据各级加卸载响应比随轴向应变的变化曲线确定岩石试样的加卸载响应比起变点；步骤S8、计算加卸载响应比起变点与岩石试样峰值强度点之间的滞后时间T1和初始加载点至岩石试样达到峰值强度点的时间T2；步骤S9、根据公式TR＝T1/T2计算加卸载响应滞后比TR；步骤S10、根据加卸载响应滞后比TR的值判断岩石试样岩爆倾向性等级。 2.根据权利要求1所述的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，所述步骤S4的单轴压缩分级加卸载试验，首先加载至单轴抗压强度σc的4％，然后卸载到0，作为第1级载荷；然后加载至单轴抗压强度σc的8％，卸载至单轴抗压强度σc的4％，作为第2级载荷；每级加载强度较前一级增加单轴抗压强度σc的4％，每级卸载强度为前一级的加载强度，逐级加卸载直至岩石试样破坏。 3.根据权利要求1或2所述的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，所述步骤S5是以各级加卸载峰值点为上限，在每级加卸载峰值点前的加载段和其后的卸载段分别取1MPa长度的数据点，然后利用最小二乘拟合法来拟合出各级加卸载试验的加载段数据点的斜率、卸载段数据点的斜率。 4.根据权利要求3所述的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，所述步骤S6每级加卸载试验的卸载段数据点的斜率与其加载段数据点的斜率的比值即为每级加卸载响应比。 5.根据权利要求4所述的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，所述步骤S6绘制加卸载响应比随轴向应变的变化曲线，是在每个分级加卸载应力应变曲线的基础上，将其每级峰值点的纵坐标替换为该级的加卸载响应比值，得到各级加卸载响应比-轴向应变点，然后将所有加卸载响应比-轴向应变点依次连接即可形成每个圆柱形岩石试样的加卸载响应比随轴向应变的变化曲线。 6.根据权利要求1、2、4或5所述的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，所述步骤S7具体是：步骤S71、计算加卸载响应比随轴向应变的变化曲线中相邻两级加卸载响应比值的差值，计算公式如下： ΔLURRi→i-1＝LURRi-LURRi-1,i≥2；其中，ΔLURRi→i-1表示第i级加卸载响应比值与第i-1级加卸载响应比值的差值，LURRi为第i级加卸载响应比值，LURRi-1为第i-1级加卸载响应比值；步骤S72、依据加卸载响应比随轴向应变的变化曲线中，岩石试样单轴抗压强度σc的60％之后对应的ΔLURRi→i-1确定加卸载响应比起变点，若在岩石试样60％峰值强度之后对应的ΔLURRi→i-1中，有连续三个ΔLURRi→i-1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ΔLURRi→i-1值中的第一个ΔLURRi→i-1对应的第i-1级的加卸载响应比-轴向应变点为起变点。 7.根据权利要求6所述的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，所述步骤S10中，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。 8.根据权利要求1、2、4、5或7所述的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，所述步骤S1中圆柱形岩石试样直径为48-52mm、长度为直径的1.8～2.2倍。 9.根据权利要求8所述的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，所述步骤S2中单轴压缩试验在电液伺服材料试验机上进行，加载速率为12KN/min。
所属类别：	发明专利