一种测定破裂后岩石三轴渗流特性的加载路径方法技术

本发明专利技术公开了一种测定破裂后岩石三轴渗流特性的加载路径方法，包括以下步骤：将取自现场的圆柱形岩石试样安装至岩石三轴伺服机密封缸内，对圆柱形岩石试样进行预压；使用液压油对圆柱形岩石试样施加静水压力，初始围压加载至设定值；保持围压不变，使用位移控制进行轴向加载，加载至峰后控制点，得到破裂后的试样；将破裂后的试样按照位移控制进行卸载，将轴向偏应力卸载至零；调整围压至设定值；保持围压不变，测试试样渗透率；使用轴向位移控制进行轴压加载，加载至设定值后保持轴压不变，测试试样渗透率；继续增加轴向位移，达到设定值后保持轴压不变，测试试样渗透率，直至试样达到峰后残余阶段。本发明专利技术能够较好反映破裂后岩石渗透特性。后岩石渗透特性。后岩石渗透特性。

【技术实现步骤摘要】
一种测定破裂后岩石三轴渗流特性的加载路径方法


[0001]本专利技术涉及一种测定破裂后岩石三轴渗透特性的加载路径方法，尤其适用于评测深部地下工程开挖破裂后岩体渗透率的试验过程。

技术介绍

[0002]巷道开挖过程中，由于应力重分布，导致巷道围岩产生破坏。而深部岩体变形破坏过程中，由于支护时间及支护方式不同，围岩的破裂程度也会有所不同，同时围岩的破裂程度也会随着深度的增加而发生变化。已有的研究表明，巷道支护一定程度上利用了岩体峰后的残余强度。破裂后的岩体作为支护体的一部分，其力学行为及渗透行为的围岩的稳定起到至关重要的作用。同时随着我国煤矿开采深度逐年增加，巷道岩溶水压同样不断增大，某些巷道岩溶水压超过7MPa，增大了突水及瓦斯突出的风险。深部巷道工程问题不仅导致了巨大的经济损失，而且造成大量安全事故。据统计，我国60％左右的矿井事故与地下水相关，煤矿重特大事故中，水害造成的伤亡人数位居第2位，仅次于瓦斯事故。因此开展破裂后岩体试样渗透率的评测，对保障深部隧道的稳定，减少矿井事故具有重要的作用。因此针对深部巷道围岩为破裂岩体的事实，如何在室内对其进行渗透率评测，成为深部岩体力学中重要的研究课题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种测定破裂后岩石三轴渗流特性的加载路径方法，以实现能够较好反映破裂后岩石渗透特性。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种测定破裂后岩石三轴渗流特性的加载路径方法，包括以下步骤：
[0006]步骤a，将取自现场的圆柱形岩石试样安装至岩石三轴伺服机密封缸内，对圆柱形岩石试样进行预压；
[0007]步骤b，使用液压油对圆柱形岩石试样施加静水压力，初始围压加载至设定值；
[0008]步骤c，保持围压不变，使用位移控制进行轴向加载，加载至峰后控制点，得到破裂后的试样；
[0009]步骤d，将破裂后的试样按照位移控制进行卸载，将轴向偏应力卸载至零；
[0010]步骤e，调整围压至设定值；
[0011]步骤f，保持步骤e设定的围压不变，测试试样渗透率；
[0012]步骤g，保持步骤e设定的围压不变，使用轴向位移控制进行轴压加载，加载至设定值后保持轴压不变，测试试样渗透率；
[0013]步骤h，继续增加轴向位移，达到设定值后保持轴压不变，测试试样渗透率，直至试样达到峰后残余阶段。
[0014]所述步骤a中，圆柱形试样表面无缺陷，与岩石三轴伺服机密封缸内的橡胶密封套紧密接触。
[0015]所述步骤a中，对圆柱形岩石试样进行预压时，保证压头与圆柱形岩石试样接触紧密。
[0016]所述步骤e中，围压为步骤b中初始围压的2～10倍。
[0017]所述步骤f、g、h中，使用稳态法测试试样渗透率。测试渗透率时，气体选择惰性气体，防止气体与岩石试样之间产生化学反应，同时气体压力小于步骤e所设定的围压。
[0018]有益效果：本专利技术适用于评测深部破裂岩体渗透特性，采用上述加载路径，能够获得不同损伤程度岩石试样，并测量破裂试样三轴压缩过程中渗透率，获得不同损伤程度岩石试样渗透演化特征曲线；根据深部破裂围岩体渗流与突水问题，提出相应的加固与封堵措施，为解决深部围岩体渗流及突水灾害提供一定的理论基础。该加载方法操作简单，在本领域具有较好的实用性。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的测试试样加载及渗透率随应变演化特征示意图；
[0020]图2是本专利技术的测试试样加载及渗透率随时间演化特征示意图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图及实施例对本专利技术做更进一步的解释。
[0022]实施例
[0023]图1
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2为本专利技术测定破裂后岩石三轴渗流特性的加载路径方法，步骤如下：
[0024](1)首先将取自现场的圆柱形岩石试样安装至岩石三轴伺服机密封缸内，对试样进行预压，保证压头与试样接触紧密；其中，圆柱形试样表面无缺陷，与岩石三轴伺服机密封缸内的橡胶密封套紧密接触；
[0025](2)使用液压油对试样施加静水压力，初始围压σ31加载至设定值；
[0026](3)保持围压不变，使用位移控制进行轴向加载，将试样从o点加载至峰值P1后控制点a，得到破裂后试样；
[0027](4)将破裂后试样按照位移控制进行卸载，将轴向偏应力卸载至零b；
[0028](5)调整围压至设定值σ32，此时围压为初始围压σ31的2～10倍；
[0029](6)保持设定围压不变，使用稳态法进行渗透率测试；保持围压不变，使用轴向位移控制进行轴压加载，加载至设定值后保持轴压不变，使用稳态法测试试样渗透率；
[0030](7)继续加载至峰值P2后，直至测量渗透率至残余强度c。
[0031]本专利技术中，轴向加载使用位移控制，达到设定值后通过程序切换为轴压控制。
[0032]以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测定破裂后岩石三轴渗流特性的加载路径方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤a，将取自现场的圆柱形岩石试样安装至岩石三轴伺服机密封缸内，对圆柱形岩石试样进行预压；步骤b，使用液压油对圆柱形岩石试样施加静水压力，初始围压加载至设定值；步骤c，保持围压不变，使用位移控制进行轴向加载，加载至峰后控制点，得到破裂后的试样；步骤d，将破裂后的试样按照位移控制进行卸载，将轴向偏应力卸载至零；步骤e，调整围压至设定值；步骤f，保持步骤e设定的围压不变，测试试样渗透率；步骤g，保持步骤e设定的围压不变，使用轴向位移控制进行轴压加载，加载至设定值后保持轴压不变，测试试样渗透率；步骤h，继续增加轴向位移，达到设定值后保持轴压不变，测试试样渗透率，直至试样达到峰后残余阶段。2.根据权利要求1所述的测定破裂后岩石三轴渗流特性...

【专利技术属性】
技术研发人员：甄治国，陈传平，周传涛，杨圣奇，田文岭，王苏生，钱建华，张诚涛，李志永，屈贵杨，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：