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原文传递一种对岩石进行层进式劣化规律研究的方法

专利名称：	一种对岩石进行层进式劣化规律研究的方法
摘要：	本发明公开一种对岩石进行层进式劣化规律研究的方法，包括：岩样横截面进行区域细分；扫描得到初始状态及受损后每圈层CT平均值CTave(m)；建立分阶段层进式冻融损伤模型；建立未分圈层岩样CT值与弹性模量、孔隙率的关系；求得步骤中分圈层岩样CT值对应的弹性模量与孔隙率，结合冻融循环次数下的孔隙率变化、弹模损伤率变化、细观孔隙变化图像等定量阐明层进式损伤的发育演化规律；本发明能够精确确定岩样各细分区域的受损程度，并且判断岩样各圈层在表层剥落前后的演化规律。
专利类型：	发明专利
申请人：	三峡大学
发明人：	刘杰;张瀚;何卓文;段姚岑;王芳;陶鑫波;骆浩;包顺;高素芳
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T17:00:00+0805
申请号：	CN201911357695.8
公开号：	CN111024499A
代理机构：	宜昌市三峡专利事务所
代理人：	焦磊
分类号：	G01N3/08;G01N15/08;G01N23/046;G01N25/00;G;G01;G01N;G01N3;G01N15;G01N23;G01N25;G01N3/08;G01N15/08;G01N23/046;G01N25/00
申请人地址：	443002 湖北省宜昌市西陵区大学路8号
主权项：	1.一种对岩石进行层进式劣化规律研究的方法，其特征在于：它包括如下步骤：步骤1)：选择形状和尺寸相同的A、B、C三组岩样，A组为端面未分圈层岩样，B、C组为分圈层岩样；步骤2)：将B组岩样端面划分为m个圆，在进行岩石损伤试验前和试验后分别进行CT扫描分析，每一环平均CT值CTave(m)的计算公式如下：式中：s(m)为第m圆的面积；s(m-1)为第m-1圆的面积；CT(m)为第m圆的扫描CT值；CT(m-1)为第m-1圆的扫描CT值；步骤3)：比较岩石损伤试验前和试验后每一环平均CT值CTave(m)的变化情况，选择CTave(m)变化最大的一环为主要损伤区；步骤4)：根据步骤3)确定的主要损伤区，在C组岩样主要损伤区所在的环上划分多个圈层，做岩石损伤试验后进行CT扫描分析，建立分阶段层进式冻融损伤模型；步骤5)：对A组岩样进行多次岩石损伤试验，然后对岩样分别进行CT扫描试验、单轴压缩试验和孔隙率测试试验，依据测得试验数据，建立CT值与弹性模量、孔隙率的线性互推公式；步骤6)：依据步骤5)建立的CT值与弹性模量、孔隙率的线性互推公式，求得C组岩样测得的CT值对应的弹性模量和孔隙率。步骤7)：结合冻融循环次数下的孔隙率变化、弹模损伤率变化、细观孔隙变化图像定量阐明层进式损伤的发育演化规律。 2.根据权利要求1所述的一种对岩石进行层进式劣化规律研究的方法，其特征在于：所述岩石损伤试验为干湿循环试验或冻融循环试验或蠕变试验或循环加卸载试验。 3.根据权利要求1所述的一种对岩石进行层进式劣化规律研究的方法，其特征在于：所述步骤4)中，在C组岩样主要损伤区所在的环上划分4个圈层。 4.根据权利要求3所述的一种对岩石进行层进式劣化规律研究的方法，其特征在于：所述步骤4)中，在建立分阶段层进式冻融损伤模型的过程中，当最外圈层剥落后，C组岩样主要损伤区向内再划分一圈层，经岩石损伤试验后进行CT扫描分析。 5.根据权利要求1所述的一种对岩石进行层进式劣化规律研究的方法，其特征在于：所述步骤5)中，对A组岩样进行多次岩石损伤试验时，其CT值是根据高度每隔14mm扫描一次，再对其求平均值，得到的岩样整体平均CT值。 6.根据权利要求1所述的一种对岩石进行层进式劣化规律研究的方法，其特征在于：它还包括验证步骤如下：步骤8)：根据弹性模量和孔隙率分别随冻融循环次数的变化规律，导出两者的互推公式，具体过程如下：步骤8.1)：随着冻融循环次数的增加，岩样弹性模量的损失率和孔隙率变化量也随之增大，且其与冻融循环次数呈正比；设0次冻融循环到n次冻融循环弹性模量的损失率为：式1中：E0为0次冻融循环时岩样的弹性模量值；En为n次冻融循环时岩样的弹性模量值；kE为单位冻融循环次数内的弹性模量损失率；变换得：步骤8.2)：设从0次冻融循环到n次冻融循环孔隙率变化量为 Pn-P0＝kPn(kP＞0) (式3) 式3中：P0为0次冻融循环时岩样的孔隙率值；Pn为n次冻融循环时岩样的孔隙率值；kp—单位冻融循环次数内孔隙率变化量；变换得：步骤8.3)：将式2和式4积分后联立，得：步骤9)：定义式5中ω＝kE/kP为岩样冻融弹性模量劣化因子，并按如下过程求得ω值：步骤9.1)：对于权利要求1中所述步骤6)的C组岩样弹性模量的数据，采用如下公式进行残余弹性模量ξ计算：步骤9.2)：建立与式5相同形式的残余弹性模量数据拟合函数，求得一、二、三、四损伤区和内层所对应的ω1、ω2、ω3、ω4、ω0；步骤9.3)：结合权利要求1中所述步骤1)的层进式区域划分的方法对岩样整体进行划分，将ω1、ω2、ω3、ω4、ω0按下式7均化得到式7中：w1、w1、w1、w4为第一损伤区至第四损伤区体积分别占岩样总体积的权重，w0为内层体积所占岩样总体积的权重；步骤10)：结合步骤8)与步骤9)，建立层进式损伤弹性模量劣化预测公式如下：其中Δp＝Pn-P0。 7.根据权利要求6所述的一种对岩石进行层进式劣化规律研究的方法，其特征在于：与实测弹性模量值或孔隙率对比验证分圈层方法的可行性，其过程如下：步骤11)：对弹性模量验证：将A组岩样冻融前后的孔隙率和初始状态弹性模量的数据代入式8，计算得出A组岩样冻融后弹性模量值，与权利要求1中所述步骤5)得到的A组岩样真实弹性模量值对比，分析层进式方法的可行性；步骤12)：对孔隙率验证：将A组岩样冻融前后的弹性模量值和初始状态孔隙率的数据代入式8，计算得出A组岩样冻融后孔隙率，与权利要求1中所述步骤5)得到的A组岩样真实孔隙率对比，分析层进式方法的可行性。
所属类别：	发明专利