本发明专利技术属于岩石性能测试领域，具体涉及基于累计声发射撞击数客观确定岩石启裂强度的方法。目的是准确识别启裂强度值。该方法包括：制备圆柱形的岩石试件；将岩石试件安装在压力机的试样台上，并在该岩样中部安装声发射传感器；对岩石试件进行单轴加载，保持声发射监测与加载过程同步进行，实时采集轴向应力和累计声发射撞击数数据；获取累计声发射撞击数随时间的变化曲线；绘制轴向应力与累计声发射撞击数的关系曲线；根据关系曲线计算累计声发射撞击数差值；绘制累计声发射撞击数差值与轴向应力的关系图，图中累计声发射撞击数差值峰值所对应的应力即为岩石的启裂强度。该方法去除了用户的主观判断，保证了求解的唯一性。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于岩石性能测试领域，具体涉及。目的是准确识别启裂强度值。该方法包括：制备圆柱形的岩石试件；将岩石试件安装在压力机的试样台上，并在该岩样中部安装声发射传感器；对岩石试件进行单轴加载，保持声发射监测与加载过程同步进行，实时采集轴向应力和累计声发射撞击数数据；获取累计声发射撞击数随时间的变化曲线；绘制轴向应力与累计声发射撞击数的关系曲线；根据关系曲线计算累计声发射撞击数差值；绘制累计声发射撞击数差值与轴向应力的关系图，图中累计声发射撞击数差值峰值所对应的应力即为岩石的启裂强度。该方法去除了用户的主观判断，保证了求解的唯一性。【专利说明】
本专利技术属于岩石性能测试领域，具体涉及。
技术介绍
岩石受力破坏过程是其内部微破裂萌生、扩展和贯通的过程。其在压缩条件下的损伤和破坏过程可主要划分为几个重要阶段:(I)裂隙闭合；(2)弹性变形；(3)裂隙初始；(4)裂隙稳定发展；(5)裂隙贯通；(6)非稳定裂隙发展；(7)破坏；⑶破坏后阶段。其中，裂隙初始所对应的应力水平称为岩石启裂强度。启裂强度(σ ci)是岩石在压缩破坏过程中的重要特征应力值之一，合理确定该应力值对于描述岩石的力学行为以及预测地下工程开挖边界附近的劈裂破坏具有重要意义。目前，国际岩石力学与工程学会(ISRM)建立了劈裂破坏预测(Commission on Spall Predictions)委员会,该委员会的重要目标之一是提出岩石启裂强度的确定方法。然而到目前为止，国际上还尚未形成明确的建议方法来确定岩石在单轴压缩条件下的启裂强度。现有测定岩石在单轴压缩条件下启裂强度的方法主要包括应力应变法和声发射法两类。应力应变法是利用粘贴在岩石试件表面的轴向和横向应变片，或安装在岩石试件上的纵向和横向引伸计，在单轴压缩过程中记录轴向应力，并分别测量其两个方向的应变，然后绘制轴向应力和应变(轴向、横向和体积应变)关系曲线，并在体积应变-轴向应力曲线上做切线，当曲线偏离切线时对应的轴向应力即为岩石的启裂强度。然而，应力应变法强烈依赖于体积应变与轴向应力关系曲线的形态，当电压信号不稳定而导致应力-应变曲线出现波动时，便不能准确判别偏离线点的位置。此外，该方法在很大程度上具有主观性，其强烈依赖于用户对此偏离点的肉眼判断，由此得出的启裂强度值便不再客观。研究表明，岩石破裂过程中产生大量的声发射信息，采用声发射监测技术，可实时监测岩石材料内部微破裂的动态演化，根据岩石声发射信号的变化可反映岩石的变形和破坏的基本特征，并建立声发射信号和岩石破裂过程的相互关系，以此研究岩石的破坏机制。在声发射方法中，多米用以柱状图显示的实时声发射参数的变化来确定岩石的启裂强度。其判读的依据是:在单轴加载初始阶段，声发射信号微弱，随着轴向压力的增大，岩石开始出现一次显著的声发射事件，此时对应的轴向应力即为岩石的启裂强度。然而，由于声发射监测信号对于岩石受力响应的高度敏感性以及背景噪声的干扰，岩石在孔隙裂隙压密阶段和弹性变形阶段也可能检测出较强的声发射信号，从而干扰了对于启裂强度值的准确识别。因此，本专利技术就是在这种情况下，开发了一种。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种，对启裂强度值进行准确识别。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案:，依次包括以下步骤:步骤S1:制备圆柱形的岩石试件；步骤S2:将岩石试件安装在压力机的试样台上，并在该岩样中部安装声发射传感器；步骤S3:对岩石试件进行单轴加载，保持声发射监测与加载过程同步进行，实时采集轴向应力和累计声发射撞击数数据；步骤S4:获取累计声发射撞击数随时间的变化曲线；步骤S5:绘制轴向应力与累计声发射撞击数的关系曲线；步骤S6:根据关系曲线计算累计声发射撞击数差值；步骤S7:绘制累计声发射撞击数差值与轴向应力的关系图，图中累计声发射撞击数差值峰值所对应的应力即为岩石的启裂强度。如上所述的，其中:所述步骤S6具体分为:步骤S (6.1)找出求解岩石启裂强度的上限点:根据步骤S5所得结果，从关系曲线中下凹阶段的任一点开始至曲线末点，作曲线上各点与原点连线，取连线斜率最小值点作为求解岩石启裂强度的上限点；步骤S (6.2):找出求解岩石启裂强度的下限点:根据步骤S6所得结果，从曲线上记录的第一个点开始至上限点前一点结束，作各点与上限点连线，取连线斜率最小值点为求解岩石启裂强度的下限点；步骤S (6.3):根据步骤S (6.1)和步骤(S6.2)所得结果，连接关系曲线中的上限点与下限点的连线作为参考线；步骤S (6.4):根据步骤S (6.3)所得结果，计算关系曲线上的上下限之间累计声发射撞击数与相同应力水平下参考线对应的累计声发射撞击数之差，即累计声发射撞击数差值。如上所述的，其中:所述步骤S4中的变化曲线包括如下三种不同形态:(a)曲线上的切线斜率随轴向应力的增大逐渐减小，曲线呈下凹形；(b)随后切线斜率随轴向应力的增大趋于恒定，呈直线形；(c)随后切线斜率随轴向应力的增大而逐渐增加，呈上凹形。如上所述的，其中:所述岩石试件的高度与直径比为2:1。如上所述的，其中:所述累计声发射撞击数数据通过在所述岩石试件上安装声发射传感器采集，使声发射传感器压电陶瓷表面与岩石试件表面直接接触，接触面涂有一薄层凡士林作为耦合剂。如上所述的，其中:所述压力机为长春朝阳试验仪器有限公司生产的型号为TAW-2000微机控制电液伺服岩石力学试验机。本专利技术为识别岩石在压缩条件下的启裂强度提供了一种新方法，其特点如下:1、不再使用应变测量，而是利用声发射监测和常规压缩试验为技术手段，以轴向应力与累计声发射撞击数的变化关系为判读依据；2、该方法去除了用户的主观判断，保证了求解的唯一性。3、该方法不必将岩石试件加压至宏观破坏，从而节省了试验时间，简单高效，易于推广应用。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术提供的一种的流程图；图2为本专利技术中单轴压缩条件下声发射传感器的位置图；图3为本专利技术中单轴压缩条件下中细粒含斑黑云母花岗闪长岩累计声发射撞击数随时间的变化关系图；图4为本专利技术中单轴压缩条件下利用轴向应力与累计声发射撞击数关系曲线求解中细粒含斑黑云母花岗闪长岩启裂强度上限图；图5为本专利技术中单轴压缩条件下利用轴向应力与累计声发射撞击数关系曲线求解中细粒含斑黑云母花岗闪长岩启裂强度下限图；图6为本专利技术中单轴压缩条件下中细粒含斑黑云母花岗闪长岩轴向应力与累计声发射撞击数关系曲线中的上下限区间局部放大图；图7为本专利技术中单轴压缩条件下中细粒含斑黑云母花岗闪长岩轴向应力与累计声发射撞击数差值的关系曲线图；图8为本专利技术中单轴压缩条件下含斑中粒黑云母二长花岗岩累计声发射撞击数随时间的变化关系图；图9为本专利技术中单轴压缩条件下试件利用轴向应力与累计声发射撞击数关系曲线求解含斑中粒黑云母二长花岗岩启裂强度上限图；图10为本专利技术中单轴压缩条件下利用轴向应力与累计声发射撞击数关系曲线求解含斑中粒黑云母二长花岗岩启裂强度下限图；图11为本专利技术中单轴压缩条件下含斑中粒黑云母二长花岗岩轴向应力与累计声发射撞击数关系曲线中的上下限区间局部放大图；图12为本专利技术中单轴压缩条件下含斑中粒黑云母二长花岗岩轴向应力与累计声发射撞击数差值的关系曲线图；图13为本专利技术中单本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵星光，李鹏飞，马利科，谢敬礼，宗自华，苏锐，王驹，
申请(专利权)人：核工业北京地质研究院，
类型：发明
国别省市：
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