专利名称：长期稳定荷载作用下脆性岩石破裂模式的预测方法
技术领域：
本发明涉及一种长期稳定荷载作用下脆性岩石破裂模式的预测方法，主要适用于深埋洞室的稳定性评价和永久支护设计的优化。
背景技术：
岩土工程的破坏失稳总是与时间因素密切相关。在漫长的地质历史条件下，岩石受到各种各样的构造作用，从而产生了形态各异、大小不等的结构面。当荷载进一步作用时，这些岩石力学性质在一定程度上受这些结构面所控制，或者说，岩石强度性质随时间的延长而弱化，当应力达到一定临界值时，岩石中原生裂隙会扩展，或诱发新的岩石裂隙，从而影响到岩石工程结构的长久稳定性。大量的试验已经证明岩石的破坏严重程度依赖于时间。岩石的破裂归因于大量新生裂纹的逐步形成或者已有裂纹的扩展，扩容便是这样产生的。与金属材料不同，岩石在荷载作用下，在其破坏之前会产生显著的不可逆的体积膨胀，这一现象称之为岩石的扩容现象。扩容是岩石的一个非常重要的性质，对深入研究岩石强度的时间效应，揭示脆性岩石在高地应力作用下破坏的力学机理有着重要的意义，因而扩容应该可以用来作为判断脆性岩石破裂模式的一个标准。脆性岩石在长期荷载作用下，稳定荷载产生的应变趋向于非弹性和不可恢复，其中增加的体积应变意味着轴向裂纹的扩展，剪切应变的增长意味着剪切滑移，两种破坏模式相互交结。在试验过程中岩石破坏通常沿轴向的微裂纹扩展和沿倾斜裂纹的剪切滑移都表现的比较明显，最后以何种模式破坏，一直缺乏一个简单易用的预测方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述存在的问题提供一种长期稳定荷载作用下脆性岩石破裂模式的预测方法，以准确可靠的预测出岩石的破裂模式，为提高洞室的整体稳定和支护的设计优化提供进一步的技术支撑。本发明所采用的技术方案是一种长期稳定荷载作用下脆性岩石破裂模式的预测方法，其特征在于步骤如下a、在施工现场钻取岩样并进行加工，确保岩样的完整性和均质性；b、将步骤a得到的岩样安装在加载仪器上，同时在该岩样上安装轴向位移传感器、环向位移传感器、声发射探头和声波探头，并能保证实时传输数据；C、按照位移控制模式加载，直至监测到的声发射信号出现第一次突然增长时，停止增加应力并维持该应力水平不变，并记录岩样在稳定荷载持续作用下，发生的轴向位移 ε ！和侧向位移ε 3随时间的变化过程，直至声发射信号出现第二次峰值，岩样完全破坏；
_0] d、根据< 二羊& -…―罕 -O3)和< +2^)-^(^ +2α·3)计算扩容指标
权利要求
1.一种长期稳定荷载作用下脆性岩石破裂模式的预测方法，其特征在于步骤如下a、在施工现场钻取岩样并进行加工，确保岩样的完整性和均质性；b、将步骤a得到的岩样安装在加载仪器上，同时在该岩样上安装轴向位移传感器、环向位移传感器、声发射探头和声波探头，并能保证实时传输数据；C、按照位移控制模式加载，直至监测到的声发射信号出现第一次突然增长时，停止增加应力并维持该应力水平不变，并记录岩样在稳定荷载持续作用下，发生的轴向位移￡1和侧向位移ε 3随时间的变化过程，直至声发射信号出现第二次峰值，岩样完全破坏；d、根据《+2%)计算扩容指标Ζ)/ = #，从而预测岩样的破裂模式，其中ε工和ε 3分别代表步骤c中记录的轴向位移和侧向位移，ο工和ο 3分别代表步骤c中保持不变的应力和围压，E为弹性模量，ν 为泊松比，是非弹性体积应变的增量，代表着轴向扩展裂纹乂<是非弹性剪切应变的增量，代表着剪切扩展裂纹。
2.根据权利要求1所述的长期稳定荷载作用下脆性岩石破裂模式的预测方法，其特征在于所述加载仪器为三轴试验仪。
全文摘要
本发明涉及一种长期稳定荷载作用下脆性岩石破裂模式的预测方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种长期稳定荷载作用下脆性岩石破裂模式的预测方法，可靠的预测出岩石的破裂模式。解决该问题的技术方案是，步骤如下a、在施工现场钻取岩样；b、将岩样安装在加载仪器上，并在岩样上安装轴向、环向位移传感器、声发射探头和声波探头；c、按位移控制模式加载，直至声发射信号出现第一次突然增长，维持该应力水平不变，并记录岩样在稳定荷载持续作用下，轴向位移ε1和侧向位移ε3随时间的变化，直至声发射信号出现第二次峰值；d、根据和计算扩容指标从而预测岩样的破裂模式。本发明主要用于深埋洞室的稳定性评价和永久支护设计的优化。
文档编号G01N3/08GK102183411SQ201110039530
公开日2011年9月14日 申请日期2011年2月15日 优先权日2011年2月15日
发明者刘宁, 张春生 申请人:中国水电顾问集团华东勘测设计研究院