【技术实现步骤摘要】
一种脆性岩石微尺度强度及残余强度的测量计算方法
本专利技术涉及岩石力学领域，具体而言，特别涉及一种脆性岩石微尺度强度及残余强度的测量计算方法。
技术介绍
岩石是隧道、地下储库等地下工程以及煤、石油天然气、地热等矿产资源的地质载体，其力学性质关系到相关工程的长期稳定性及能源的开采效率。作为一种由多种矿物胶结而成的多孔介质，岩石的微尺度变形—破裂机理及流体输运特性越来越受到研究人员的关注。然而，受限于常规岩石力学设备对岩样尺寸的要求，目前尚无有效的岩石微观强度参数的测试方法。微米压痕实验利用不同形状的微米级金刚石压头压入岩石矿物内部，获取岩石微观矿物的加卸载曲线，进而评价其力学特性。然而由于岩石微观矿物组成及孔隙结构的复杂性和非均质性，目前压痕实验以弹性模量及硬度参数测试为主，尚未有对岩石强度参数(如初始粘聚力及残余粘聚力等)的测量计算方法。针对这一不足，本专利技术公开了一种脆性岩石微尺度强度及残余强度的测量计算方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于填补现有微观岩石力学空白，提供一种预测精度高、适用性强的...
【技术保护点】
1.一种脆性岩石微尺度强度及残余强度的测量计算方法，其特征在于，包括：/n步骤S1：开展岩石微米压痕实验加载过程压头做功的无量纲分析；/n步骤S2：选取及制备岩心样品，结合微CT扫描获取压头接触区域的岩石微观结构特征，利用数字岩芯建模技术构建岩石骨架及压头的有限元网格模型；/n步骤S3：开展岩石微米压痕实验，依据试验规范求取微尺度弹性模量，计算不同特征压入深度下压头做功；/n步骤S4：基于岩石微米压痕得到的弹性模量，开展不同强度及残余强度条件下岩石微米压痕数值模拟，获取其加卸载曲线；/n步骤S5：计算数值模拟得到的不同特征压入深度条件下(h/R＝0.1和0.15)的压头做功...
【技术特征摘要】
1.一种脆性岩石微尺度强度及残余强度的测量计算方法，其特征在于，包括：
步骤S1：开展岩石微米压痕实验加载过程压头做功的无量纲分析；
步骤S2：选取及制备岩心样品，结合微CT扫描获取压头接触区域的岩石微观结构特征，利用数字岩芯建模技术构建岩石骨架及压头的有限元网格模型；
步骤S3：开展岩石微米压痕实验，依据试验规范求取微尺度弹性模量，计算不同特征压入深度下压头做功；
步骤S4：基于岩石微米压痕得到的弹性模量，开展不同强度及残余强度条件下岩石微米压痕数值模拟，获取其加卸载曲线；
步骤S5：计算数值模拟得到的不同特征压入深度条件下(h/R＝0.1和0.15)的压头做功，利用三次多项式拟合模拟得到的不同强度与残余强度条件下压头做功值；
步骤S6：将实验得到的h/R＝0.1和0.15时压头做功数值带入拟合公式，以初始粘聚力C和残余粘聚力Cr为纵横坐标可以绘制出当h/R＝0.1和0.15时的两条曲线，求取微尺度下该测点岩石矿物的初始粘聚力和残余粘聚力数值，结合摩尔—库伦准则可以计算岩石强度及残余强度。
2.根据权利要求1所述的一种脆性岩石微尺度强度及残余强度的测量计算方法，其特征在于，所述微米压痕实验的加载曲线形状函数Πi可以用如下函数形式表示：
Πi＝Fi(E,fp,α,h,R,fpore)(1)
其中，E,α,R,fp,h分别为岩石弹性模量，压头尖端锥角，压头尖端半径，岩石材料的塑性参数和压入深度，fpore为压头与岩石接触区域的微观结构特征。
3.根据权利要求1所述的一种脆性岩石微尺度强度及残余强度的测量计算方法，其特征在于，所述微米压痕实验加载过程中压头做功W可由如下公式表示：
假设压痕实验所用脆性岩石的矿物骨架是均值、各项同性的，并且服从摩尔-库伦准则。
4.根据权利要求1所述的一种脆性岩石微尺度强度及残余强度的测量计算方法，其特征在于，所述在岩石破裂但未发生粉碎的条件下，岩石微尺度内摩擦角与岩心尺度测试结果一致，且基于以上...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔梦梦，汪尧，宋睿，彭珈筠，刘建军，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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