岩石脆性指数计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种岩石脆性指数计算方法及装置，本发明专利技术所提供的岩石脆性指数计算方法特征在于，包括如下步骤：步骤1.获取待测岩石的峰值应力σ

【技术实现步骤摘要】
岩石脆性指数计算方法及装置
本专利技术属于岩石力学与采矿领域，具体涉及岩石脆性指数计算方法及装置。
技术介绍
脆性，是岩石的重要力学特性之一。不同的岩石，脆性程度不同，可用材料评价参数——脆性指数表示：岩石越表现为脆性，脆性指数越大；岩石越表现为脆性的反面——韧性，脆性指数越小。岩石脆性与岩石破裂之间，具有很强的相关性：脆性越强，越容易破裂。为此，岩石脆性指数被广泛应用于岩石工程中：在隧道/巷道、采矿、水利等工程中，其是表征岩石可钻性、可掘性的关键指标；在石油与天然气工程中，其是评价页岩气等储层力学特性与压裂效果的关键指标；在岩爆灾害防治中，其是衡量岩爆风险的关键指标。所以，专利技术一种更准确的岩石脆性指数计算方法，具有重大的工程应用价值(例如，用于川藏铁路隧道工程中)。岩石脆性指数与岩石应力—应变曲线(见图1)之间具有很强的相关性(主要通过峰后曲线形状反映，见图2)：应力跌落幅度越大，岩石越表现为脆性；应力跌落速度越大，岩石越表现为脆性；应变增大幅度越小，岩石越表现为脆性。为此，从计算原理上讲，一种岩石脆性指数计算方法，只有能全面反映峰后应力跌落特征(应力跌落幅度+应力跌落速度+应变增大幅度)，才能尽可能全面评价岩石的脆性，保证其计算结果更准确，以确保基于岩石脆性指数做出的岩石工程预测更准确。岩石脆性指数计算的准确与否，直接决定相关岩石工程施工的安全性。例如，在隧道工程中，如果岩石脆性指数计算不准确，直接影响岩石可掘性评价(在哪一层岩石掘进隧道更容易，哪些掘进机参数更匹配)，进而影响到掘进机掘进速度的预测，最终影响到采取的施工方法。然而，现有的岩石脆性指数计算方法，一部分仅能反映应力跌落幅度(见图3)，另一部分仅能反映应力跌落速度(见图4)，没有综合考虑两个特征(应力跌落与应变增大)，因而都不能全面反映峰后应力跌落特征，导致无法获得准确的计算结果。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种岩石脆性指数计算方法及装置，能够准确地计算出岩石脆性指数，全面反映峰后应力跌落特征。本专利技术为了实现上述目的，采用以下方案：<方法>本专利技术提供一种岩石脆性指数计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1.获取待测岩石的峰值应力σp、峰值应变εp、残余应力σr、残余应变εr；步骤2.采用岩石脆性指数计算公式计算得到岩石脆性指数Bnew。优选地，本专利技术提供的岩石脆性指数计算方法还可以包括：在步骤1中，对待测岩石进行应力应变测试，得到应力—应变曲线，根据应力—应变曲线获取峰值应力σp、峰值应变εp、残余应力σr、残余应变εr四个参数。<装置>进一步，本专利技术还提供一种岩石脆性指数计算装置，其特征在于，包括：参数获取部，获取待测岩石的峰值应力σp、峰值应变εp、残余应力σr、残余应变εr；计算部，与参数获取部通信相连，采用岩石脆性指数计算公式带入参数获取部获取的峰值应力σp、峰值应变εp、残余应力σr、残余应变εr，计算得到岩石脆性指数Bnew；以及控制部，与参数获取部和计算部均通信相连，控制参数获取部和计算部的运行。优选地，本专利技术提供的岩石脆性指数计算装置还可以包括：测试部，对待测岩石进行应力应变测试，得到应力—应变曲线；其中，参数获取部与测试部通信相连，根据应力—应变曲线获取峰值应力σp、峰值应变εp、残余应力σr、残余应变εr四个参数值。优选地，本专利技术提供的岩石脆性指数计算装置还可以包括：输入显示部，与参数获取部、计算部、测试部和控制部均通信相连，用于让用户输入操作指令，并显示计算出的岩石脆性指数Bnew。优选地，本专利技术提供的岩石脆性指数计算装置还可以具有以下特征：输入显示部还对应力—应变曲线图像和峰值应力σp、峰值应变εp、残余应力σr、残余应变εr进行显示。专利技术的作用与效果与现有技术相比，本专利技术提供的岩石脆性指数计算方法能同时反映应力跌落幅度、应力跌落速度、峰前特征(见图5与图6)，并且4个计算参数(峰值应力σp与峰值应变εp，残余应力σr与残余应变εr)，在岩石力学中都具有明确的物理意义，属于非常容易获取的计算参数。这克服了现有的很多脆性指数计算方法存在的通病：计算公式复杂，计算参数物理意义不明确(不易获取)。因此，本专利技术所提供的计算方法计算过程简单，参数容易获取，并且能够全面、准确地得到岩石脆性指数，很容易将其应用到隧道、页岩气压裂等岩石工程中，工程实用性强，能够切实确保基于岩石脆性指数做出的岩石工程施工过程顺利、可靠、安全进行。具体地，本计算方法在应力跌落速度保持不变(中的保持不变)的前提下，得到的脆性指数Bnew不相等，峰前特征也不相同(杨氏模量依次降低：)(见图5)。同理，在应力跌落速度保持不变(中的保持不变)的前提下，得到的脆性指数Bnew不相等，峰前特征也不相同(峰前杨氏模量依次降低：)(见图6)；因而能够全面地反映应力跌落幅度、应力跌落速度和峰前特征，进而能够准确得到岩石脆性指数。另外，本方法既适用于岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类天然岩石，也适用于混凝土、陶瓷、石膏等类岩石材料与玻璃等脆性材料。进一步，本专利技术所提供的岩石脆性指数计算装置，通过参数获取部获取待测岩石的峰值应力σp、峰值应变εp、残余应力σr、残余应变εr这四个参数，然后再通过计算部采用岩石脆性指数计算公式进行计算，就能够得到岩石脆性指数Bnew，计算简单、高效，而且结果准确，有利于岩石工程中高效准确获取岩石脆性指数，以加快工程进展，确保施工效率和安全性。附图说明图1为
技术介绍
中涉及的岩石应力—应变曲线的示意图；图2为
技术介绍
中涉及的岩石脆性表征的示意图；图3为
技术介绍
中涉及的应力跌落幅度相等、应力跌落速度不相等的示意图；图4为
技术介绍
中涉及的应力跌落幅度不相等、应力跌落速度相等的示意图；图5为本专利技术涉及的残余应变εr固定、峰值应力σp改变的示意图；图6为本专利技术涉及的峰值应力σp固定、残余应变εr改变的示意图；图7为本专利技术涉及的岩石脆性指数计算方法的流程图；图8为本专利技术实施例涉及的脆性指数—掘进机掘进速度关系的示意图；图9为对比例一涉及的脆性指数—掘进机掘进速度关系的示意图；图10为对比例二涉及的脆性指数—掘进机掘进速度关系的示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术涉及的岩石脆性指数计算方法及装置的具体实施方案进行详细地说明。<实施例>实验背景：某隧道工程需要根据岩石脆性指数来测定施工掘进速度，本实施例中以某隧道工程涉及的凝灰岩、大理岩、安山岩、花岗岩这五种岩石为例，通过计算它们的脆性指数，实现可掘性比较，从而测定不同岩石的施工掘进速度。如图7所示，本实施例所提供的岩石脆性指数计算方法，包括如下步骤：步骤1.采用压缩试验、剪切试验或者拉伸试验，获取待测岩石的峰值应力σp、峰值应变εp、残余应力σr、残余应变εr四个计算参数；步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岩石脆性指数计算方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1.获取待测岩石的峰值应力σ

【技术特征摘要】
1.一种岩石脆性指数计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1.获取待测岩石的峰值应力σp、峰值应变εp、残余应力σr、残余应变εr；
步骤2.采用岩石脆性指数计算公式计算得到岩石脆性指数Bnew。


2.根据权利要求1所述的岩石脆性指数计算方法，其特征在于：
其中，在步骤1中，对待测岩石进行应力应变测试，得到应力—应变曲线，根据应力—应变曲线获取峰值应力σp、峰值应变εp、残余应力σr、残余应变εr四个参数。


3.一种岩石脆性指数计算装置，其特征在于，包括：
参数获取部，获取待测岩石的峰值应力σp、峰值应变εp、残余应力σr、残余应变εr；
计算部，与所述参数获取部通信相连，采用岩石脆性指数计算公式带入所述参数获取部获取的峰值应力σp、峰值应变εp、残余应力σr、残余应变εr，计算得到岩石脆性指数Bnew；以及
控制部，与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中伟，刘泉声，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42