岩石能量释放效果的评价方法技术

本发明专利技术公开了一种岩石能量释放效果的评价方法，包括：在待测区域取多个岩石试样；取其中一个试样获取其内部裂隙度，获取落锤试验前的裂隙发育特征值P1；设置配重和接触速度进行落锤试验并用高速摄像机观测；获取落锤试验后试样的裂隙发育特征值P2，据P2和P1得到裂隙发育特征值变化量ΔP；更换试样并重复上述步骤，每次落锤试验调整配重、接触速度，拟合得释放量、释放速度与ΔP之间的关系；对完整岩样开展单轴压缩试验以计算其能量释放量及释放速度，根据能量释放量、释放速度结合曲面图获得裂隙发育特征值变化量ΔP，并评价能量释放效果。本发明专利技术充分考虑了能量释放的速度，从而能更为精确的反应围岩的冲击倾向性。确的反应围岩的冲击倾向性。确的反应围岩的冲击倾向性。

【技术实现步骤摘要】
岩石能量释放效果的评价方法


[0001]本专利技术属于水利水电工程的
，具体涉及一种岩石能量释放效果的评价方法。

技术介绍

[0002]岩爆是高地应力条件下开挖卸荷引起的动力失稳现象。开挖扰动使得洞壁岩石的受力状态从三维变成二维或一维，不仅为岩石的抛射破坏提供自由面，还将导致岩石内部裂纹扩展及强度弱化。岩爆作为地下工程中世界性的难题之一，已经越来越引起国内工程地质和隧道工程界的重视。其后果轻则影响施工进度，重则危及设备安全，甚至对人员安全造成危害，对岩爆现象深入研究，能够为相关的隧道灾害防治提供具有针对性的信息，对于我国铁道、采矿、水利水电建设中的安全施工及设计具有重要的指导意义。
[0003]从能量角度来看，岩爆是岩体内部存储的弹性应变能释放的结果，外在表现为围岩的破坏。在深部岩体开挖过程中，脆性硬岩的应变能释放现象出现的十分广泛。在我国现有的水电工程建设中，深部岩体开挖诱发的岩爆大部分都是应变型岩爆，岩爆的主要表现形式为局部变形或小幅度的岩块抛射。此类岩爆产生的原因大多数是爆破开挖导致的围岩应力状态改变引起了岩体储能极限的降低与围岩能量的积聚与耗散，当岩体内的能量超出了岩体的储能极限后会导致岩体发生破坏，进而使岩体内储存的应变能得以释放，岩体破坏释放出的能量会导致附近岩体的破坏。同时，岩体的破坏及能量的释放会激发出应力波，应力波携带的能量会成为更远距离处于极限平衡状态岩体打破平衡状态的能量来源，造成岩体的失稳破坏。目前针对岩爆过程中能量的释放规律的研究尚不够充分，但仍然有能量释放是岩爆的基本特征，且岩体释放的能量越多，发生岩爆的倾向性越大的认识。
[0004]由于能量释放过程的复杂性，现有能量释放的指标也往往也仅考虑能量的释放量，未能考虑能量释放的其他指标，但从工程实际来说，是存在不合理性的，因此，有必要发展考虑能量释放其他指标如释放速度等，以对现有仅考虑能量释放量的指标进行补充与完善。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种岩石能量释放效果的评价方法，该方法充分考虑了能量释放的速度等，从而能更为精确的反应围岩的冲击倾向性。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种岩石能量释放效果的评价方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1、在待测区域取多个岩石试样；
[0009]步骤2、取其中一个试样获取其内部裂隙度，取试样多个截面位置上的裂隙度均值，作为该试样的裂隙发育特征值P1；
[0010]步骤3、设置配重m和接触速度v进行落锤试验并用高速摄像机观测，根据配重m、接触速度v以及高速摄像机观测数据计算获得该试样的释放量ΔE和释放速度Ev；
[0011]步骤4、再次获取该试样内部裂隙度，并按照步骤2的方法获取落锤试验后试样的裂隙发育特征值P2，据裂隙发育特征值P2和步骤2中的裂隙发育特征值P1得到裂隙发育特征值变化量ΔP；
[0012]步骤5、根据步骤3和4获得试样释放量ΔE和释放速度Ev与裂隙发育特征值变化量ΔP之间的关系；
[0013]步骤6、更换试样并重复步骤2
‑
5，在每次落锤试验时调整其配重、接触速度，即获得一系列释放量ΔE、释放速度Ev与裂隙发育特征值变化量ΔP之间的关系点，对关系点进行拟合获得三者之间的关系；
[0014]步骤7、对完整岩样开展单轴压缩试验，获得全应力应变曲线，结合加载速率，计算能量释放量及释放速度，根据能量释放量、释放速度结合步骤6的相关关系获得裂隙发育特征值变化量ΔP，并依据裂隙发育特征值变化量ΔP评价能量释放效果。
[0015]进一步地，步骤1中在待测区域取的多个岩石试样初始性质接近。
[0016]进一步地，步骤3中采用高速摄像机观测获得落锤接触试样到向下运动速度为0的时间差Δt以及落锤速度为0后反向运动的最大高度h。
[0017]进一步地，步骤3中能量释放量ΔE由接触速度v、落锤质量m及反向运动高度h求得，具体为：
[0018]ΔE＝mv2‑
mgh。
[0019]进一步地，释放速度Ev由时间差Δt和释放量ΔE求得，具体为：
[0020]Ev＝ΔE/Δt。
[0021]进一步地，步骤6中，配重调整范围为使试样基本无破坏至试样完全破坏。
[0022]进一步地，采用岩土CT可视化试验以获取试样内部裂隙度。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：在现有技术的基础上本专利技术充分考虑了能量释放速度，从而能够获知在相同能量释放量条件下造成释放效果的差异，也能更为精确地反应围岩的冲击倾向性，为岩爆工程制定相应措施提供了基础，也对现有仅考虑能量释放量的指标进行补充与完善。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例岩石能量释放效果的评价方法的流程图；
[0025]图2为本专利技术实施例试样内部裂隙度示意图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。
[0029]如图1所示，本专利技术实施例公开了一种岩石能量释放效果的评价方法，包括如下步
骤：
[0030]步骤1、在岩石待测区域取多个岩石试样；
[0031]步骤2、取其中一个试样获取其内部裂隙度，具体地，对该试样进行岩土CT可视化试验，获取岩样内部裂隙度如图2所示，取上中下三个截面位置的裂隙度均值作为裂隙发育特征值P1；
[0032]步骤3、设置配重m和接触速度v进行落锤试验，并用高速摄像机观测落锤试验，从而获得落锤试验过程中落锤接触试样到向下运动速度为0的时间差Δt以及落锤速度为0后反向运动的最大高度h，根据获得的时间差Δt以及落锤速度为0后反向运动的最大高度h计算获得该试样的释放量ΔE和释放速度Ev，具体地，能量释放量ΔE由接触速度v、落锤质量m及反向运动高度h求得，具体为：ΔE＝mv2‑
mgh；
[0033]释放速度Ev由时间差Δt和释放量ΔE求得，具体为：Ev＝ΔE/Δt；
[0034]步骤4、再次对该试样进行岩土CT可视化试验获取其内部裂隙度，并取步骤2中上中下三个截面位置的裂隙度均值作为裂隙发育特征值P2，根据裂隙发育特征值P2和步骤2中的裂隙发育特征值P1得到裂隙发育特征值变化量ΔP；
[0035]步骤5、根据步骤3和4获得试样释放量ΔE、释放速度Ev与裂隙发育特征值变化量ΔP之间的关系；
[0036]步骤6、重新取试样并重复步骤2
‑
5，在每次落锤试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩石能量释放效果的评价方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、在待测区域取多个岩石试样；步骤2、取其中一个试样获取其内部裂隙度，取试样多个截面位置上的裂隙度均值，作为该试样的裂隙发育特征值P1；步骤3、设置配重m和接触速度v进行落锤试验并用高速摄像机观测，根据配重m、接触速度v以及高速摄像机观测数据计算获得该试样的释放量ΔE和释放速度Ev；步骤4、再次获取该试样内部裂隙度，并按照步骤2的方法获取落锤试验后试样的裂隙发育特征值P2，据裂隙发育特征值P2和步骤2中的裂隙发育特征值P1得到裂隙发育特征值变化量ΔP；步骤5、根据步骤3和4获得试样释放量ΔE和释放速度Ev与裂隙发育特征值变化量ΔP之间的关系；步骤6、更换试样并重复步骤2
‑
5，在每次落锤试验时调整其配重、接触速度，即获得一系列释放量ΔE、释放速度Ev与裂隙发育特征值变化量ΔP之间的关系点，对关系点进行拟合获得三者之间的关系；步骤7、对完整岩样开展单轴压缩试验，获得全应力应变曲线，结合加载速率，计算能量释放量及释放速度，根据能量释放量、释...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗笙，毕发江，何萌，董志宏，丁秀丽，任恒钦，向家菠，刘元坤，邓争荣，王吉亮，付平，韩晓玉，周春华，艾凯，张新辉，王斌，周朝，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：