三维动静组合加载下节理岩体动态力学特性实验方法技术

本发明专利技术属于节理岩体动力学与工程技术领域，具体涉及三维动静组合加载下节理岩体动态力学特性实验方法，1、圆柱体全贯通节理岩体试样的制作；2、空杆预实验；3、开展空杆冲击预实验，满足入射应力波+反射应力波≈透射应力波开展正式实验；4、将试样放入围压装置进行加载和冲击实验；5、设定发射装置的冲击气压和子弹的位置，对所需的工况进行实验；6、基于采集的入射应力波、反射应力波和透射应力波，计算节理岩体试样的动态抗压强度、弹性模量和峰值应变，再计算圆柱体全贯通节理岩体试样的入射能、反射能、透射能和致裂能量。本发明专利技术很好地分析深埋节理岩体的动态力学特性，对揭示隧道等工程围岩在动静组合下的失稳机制具有重要意义。义。义。

【技术实现步骤摘要】
三维动静组合加载下节理岩体动态力学特性实验方法


[0001]本专利技术属于节理岩体动力学与工程
，具体涉及一种三维动静组合加载下节理岩体动态力学特性实验方法。

技术介绍

[0002]地质构造演化过程中会形成大量交叉节理岩体，这些岩体可能会遭受到各种动力扰动，如地震、工程爆破和机械振动等。且这些岩体在遭受动荷载前就已经处于一定的静态应力或地应力下，如深部围岩稳定性问题，为典型的岩体动静组合加载问题。当埋深引起的垂直地应力与岩体周围的水平地应力相等时，该位置处的岩体可看作处于三维围压荷载条件下，且其中一个水平地应力可看作轴向预应力。相比于工程岩体的表征单元体，部分大型节理可看作是全贯通节理，其对岩体的影响不同于非贯通节理，由于加载设备与方法的限制，对于全贯通交叉节理岩石的研究相对较少。因此，掌握全贯通交叉节理岩体在动静组合加载下的力学特性为工程岩体的破坏机制及控制围岩失稳提供了依据。
[0003]目前，已有一些学者利用新型的动荷载设备来研究不同节理结构岩体的动态力学响应。其中分离式霍普金森压杆(SHPB)系统由于其易操作性和精确性已被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维动静组合加载下节理岩体动态力学特性实验方法，其特征在于，本实验方法是利用分离式霍普金森压杆系统结合三维动静组合加载系统进行，三维动静组合加载系统包括发射装置、轴压加载装置、围压加载装置、数据采集系统，本实验方法具体包括以下步骤：步骤S1、制备岩体试样：步骤S1
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1、在现场选取岩石材料；步骤S1
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2、将步骤S1
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1中选取的岩石材料切割一块呈立方体的岩体试样；步骤S2、制备粘结试样：步骤S2
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1、将步骤S1
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2中的岩体试样，切割出至少一条与垂直方向存在夹角α的次垂直节理，切割的所有次垂直节理形成一个次垂直节理组；步骤S2
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2、从含有垂直节理组的位置沿垂直方向进行取芯；步骤S2
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3、利用透明胶带，将步骤S2
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2中取出的岩芯粘结组合在一起形成粘结试样；步骤S3、制备圆柱体全贯通交叉节理岩体试样：步骤S3
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1、从靠近步骤S2制备的粘结试样顶面的位置，沿水平方向进行切割形成上端面；步骤S3
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2、再切割出至少一条与水平方向存在夹角β的次水平节理，切割的所有次水平节理形成一个次水平节理组；步骤S3
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3、从靠近经过步骤S3
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1和步骤S3
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2后的粘结试样底面的位置，沿水平方向进行切割形成下端面，形成圆柱体全贯通交叉节理岩体试样；步骤S4、对圆柱体全贯通交叉节理岩体试样进行加工：步骤S4
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1、利用透明胶带，将步骤S3
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3制备的圆柱体全贯通交叉节理岩体试样外围粘结包裹起来；步骤S4
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2、对步骤S4
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1中包裹后的圆柱体全贯通交叉节理岩体试样进行打磨，确保圆柱体全贯通交叉节理岩体试样不垂直度和不平行度均小于0.02mm；步骤S5、根据当前工况的围压和轴压参数以及静荷载的施加速率，确定所需轴向加载速率、环向加载速率以及轴压和围压的目标值；步骤S6、进行正式实验：步骤S6
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1、设定轴向加载速率、环向加载速率以及轴压的设定值为步骤S5所需的轴向加载速率、环向加载速率以及轴压的目标值；步骤S6
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2、将步骤S4中经过加工后的圆柱体全贯通交叉节理岩体试样放入围压加载装置中；然后利用轴压加载装置以缓慢且恒定的加载速率对全贯通交叉节理岩体试样施加轴向压力，直至达到目标值，静待确保轴向压力一直处于稳定值；同时利用围压加载装置以缓慢且恒定的加载速率对全贯通交叉节理岩体试样施加环向压力，直至达到目标值，静待确保环向压力一直处于稳定值；步骤S6
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3、设定发射装置的冲击气压值和子弹在炮筒中的位置，利用发射装置对全贯通交叉节理岩体试样开展动静组合冲击试验，记录每次冲击的子弹速度；步骤S7、分析当前三维动静组合加载下全贯通交叉节理岩体试样的动态力学特性：根据数据采集系统监测的步骤S6中入射应力波、反射应力波和透射应力波信号，分析当前三维动静组合加载下全贯通交叉节理岩体试样的动态力学特性。
2.根据权利要求1所述的一种三维动静组合加载下节理岩体动态力学特性实验方法，其特征在于：在进行步骤S6之前，需要先进行步骤a空杆预实验：步骤Sa
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1、设定轴向加载速率、环向...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建春，谢肖坤，郑彦龙，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：