一种模拟剪切型岩爆的真三轴试验方法与流程

文档序号:12267236阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种模拟剪切型岩爆的真三轴试验方法,其特征在于:包括以下步骤:

步骤1:根据试验机的加载条件、模拟对象的发生环境、拟用岩石的强度性质确定试件的几何尺寸,并制作满足精度要求的岩石试件;

步骤2:根据深部地下洞室开挖后现场围岩的应力及边界条件,采用单面临空、五面受力的特殊真三轴加载方式,并考虑试验效果,选定围压水平,采用合适的加载速率及控制方式;

步骤3:同时向试件竖向和水平轴向施加荷载,分别模拟现场的切向及洞轴向应力,保持水平径向一面自由,并随后向另一面施加荷载,模拟现场开挖形成的自由边界及沿径向梯度分布的径向应力;

步骤4:水平轴向及水平径向单面达到指定荷载后停止加载并保持荷载恒定,竖向采取设计的速率及控制方式继续加载直至试件破坏;

步骤5:采用变形、应力、声发射、高速摄像机测量仪器对试验过程进行监测记录;

步骤6:试验数据整理与分析。

2.根据权利要求1所述的模拟剪切型岩爆的真三轴试验方法,其特征在于:所述步骤1的岩石试件为具有良好完整性的硬脆性围岩的代表性单元,具体采用200×100×100mm或更大尺寸的长方体岩块,如花岗岩、大理岩等,加工精度严格按国际岩石力学协会标准。

3.根据权利要求1所述的模拟剪切型岩爆的真三轴试验方法,其特征在于:所述步骤2的单面临空、五面受力的特殊真三轴加载借助试件与夹具间赋存的摩擦或剪应力实现,属于非主应力空间的加载,可真实模拟开挖边界附近一定深度范围内岩体的受力及约束。

4.根据权利要求1所述的模拟剪切型岩爆的真三轴试验方法,其特征在于:所述步骤3、步骤4的水平轴向应力及水平径向应力梯度选取相对大值,特别是水平径向应力梯度;竖向应力的继续加载采用较高应变率的位移控制或应力控制。

5.根据权利要求1所述的模拟剪切型岩爆的真三轴试验方法,其特征在于:所述步骤5的试验过程监测记录采用试验机控制及采集系统记录试件应力-应变特征,采用声发射、录音笔、分贝仪记录试验过程中的物理信号,采用数字录像机记录试验过程影像,采用高速摄像机记录岩爆瞬间试件自由面附近的碎块弹射过程,并在试验结束后对试件进行全方位拍照。

6.根据权利要求1所述的模拟剪切型岩爆的真三轴试验方法,其特征在于:所述步骤6的试验数据整理与分析,利用试验过程中监测与记录的岩石的应力与变形、裂纹发育、动力弹射等信息,并结合试样及破碎岩块的形态,对剪切型岩爆发生过程中岩石的变形特特性、断裂损伤发育、破坏模式及动能释放规律等进行全面分析。其中特别的,利用专业影像分析软件追踪高速摄像中弹射岩块的飞行轨迹,并进一步测算其弹射速度,可最终统计估算出岩爆弹射破坏的动能。

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