【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩石力学与建筑工程，尤其涉及一种基于流变试验的岩芯试样长期强度评估方法及系统。
技术介绍
1、岩石的长期强度是指岩石在长期荷载作用下抵御破坏的强度值。岩石的长期强度受其结构构造及其内部缺陷影响较大；岩石在小于一恒定荷载作用时，岩石的变形随时间而增长，但增长的速率随时间而递减，最后使变形趋于某一稳定值，此过程岩石不会发生破坏；当荷载超过一定恒定值后，岩体的变形随时间而增长，增长的速率随时间而急剧增加，最终岩体发生变形破坏。目前，通过现有理论方法确定准确的长期强度值较为困难，在流变试验的基础上，较为常见的方法主要有等时曲线法、稳态流变速率曲线法。但常见的方法在岩石流变特性明显时较为适用，当岩石流变特性不明显的情况下，曲线的前期直线段和后端曲线转折点难以确定，因此，有效的长期强度确定方法对工程建筑物，如地下洞室、边坡及坝基稳定等设计有着重要的现实意义。
2、现有技术一，申请号：cn201711453978.3公开了一种在岩石蠕变试验中确定长期强度的方法，包括：为现场岩样取芯；加工岩芯形成试件；为试件安装并调整轴径向位移传感器；对试件施加轴径向荷载直至试件破坏；采集试验数据并换算输出；绘制试件轴径向蠕变曲线；计算各时刻蠕变泊松比；确定岩石长期强度。虽然以岩石实际延性扩容变形为依据，综合考虑岩石蠕变过程中轴径向变形对岩石性能影响，将蠕变时间分段，绘制蠕变泊松比时间曲线，根据曲线拐点数据对应的应力确定岩石长期强度，使所求长期强度更好地反映岩石时效性，去除了主观判断，简单可靠，准确度较高，易于推广应用于实际岩石工程。
3、现有技术二，申请号：cn 201510369199.x公开了一种基于稳态流变速率交点的岩石长期强度参数确定方法，取岩芯试样加工成标准圆柱形试样，对标准圆柱形试样进行三轴流变力学特性试验，通过稳态流变阶段的轴向流变速率与体积流变速率拟合出两条稳态流变速率曲线，利用轴向和体积流变速率曲线的交点来定量地确定岩石的长期强度参数。虽然将岩石流变力学特性试验成果计算得到的轴向稳态流变速率曲线和体积稳态流变速率曲线进行比较，通过岩石压缩变形与体积扩容的临界值，即两条稳态流变速率曲线的交点来定量地确定岩石的长期强度参数，克服了传统的应力-应变等时曲线簇法和稳态流变速率方法在流变特性不明显的岩样中拐点模糊的问题，对准确评价岩石的长期稳定性问题具有参考价值。但是曲线的前期直线段和后端曲线转折点确定繁琐，导致计算过程耗时较长。
4、现有技术三，申请号：cn 201510272530.6公开了一种多级应力分级加载蠕变力学试验确定岩石长期强度的方法，包括以下步骤：现场采样，制作岩芯试件；将试件安装至岩石三轴流变力学试验仪器内，并调整轴向应变和环向应变测量系统至初始值；按照应力荷载控制模式对试件进行多级应力分级加载蠕变力学试验，直至试样被破坏，在此过程中，测量试验全程不同应力作用下轴向压缩应变和环向扩容应变随时间的变化；计算试件体积应变随时间变化；绘制岩石蠕变曲线，判定每级应力荷载作用下蠕变曲线的衰减蠕变阶段和稳态蠕变阶段；计算每级应力荷载作用下稳态蠕变速率，绘制轴向、环向和体积稳态蠕变速率随应力水平变化的关系曲线，确定其交点，该交点对应的应力即为岩石的长期强度。虽然以岩石实际延性扩容变形为依据，综合考虑轴向、环向和体积稳态流变速率，根据轴向、环向和体积稳定变速率交点进行了客观判定，进而保证了求解的唯一性和准确性。但是其确定过程比较繁琐，计算周期较长，导致计算过程费时费力，时间成本较大。
5、目前现有技术一、现有技术二及现有技术三存在当岩石流变特性不明显的情况下，曲线的前期直线段和后端曲线转折点难以确定，导致计算结果精度及准确性有待进一步提升的问题。因而，本专利技术提供一种基于流变试验的岩芯试样长期强度评估方法及系统。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种基于流变试验的岩芯试样长期强度评估方法及系统，以解决现有技术中当岩石流变特性不明显的情况下，曲线的前期直线段和后端曲线转折点难以确定，导致计算结果精度及准确性有待进一步提升的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于流变试验的岩芯试样长期强度评估方法，所述岩芯试样长期强度评估方法包括：
4、制备标准圆柱试样，按照流变试验对标准圆柱试样进行测试，得到流变曲线，对稳态流变速率倒数与应力水平对数进行拟合，得到拟合曲线；
5、筛选曲线的曲率最大点，对曲线末端段近直线部分进行一次函数拟合过曲率最大点做水平线和的切线；
6、绘制水平线和的切线的角平分线联立角平分线与末端段近直线部分进行一次函数得到交点横坐标，计算得到长期强度。
7、作为本专利技术的进一步改进，流变试验对标准圆柱试样进行测试的过程，包括：
8、将选取的岩芯试样加工成标的圆柱形试样，试样尺寸为φ50mm×100mm，其圆柱形试样完好无破损，无缺失；
9、将所得岩芯试样放在流变试验仪上，施加恒定围压值5mpa，采用恒定围压分级增轴压的加载方式进行分级加载，其第一级应力水平为0.5倍的瞬时峰值强度；
10、每级应力水平流变时间为72h，再进行下一级加载，在最后一级应力水平作用下，经历25.93h后发生加速流变破坏。
11、作为本专利技术的进一步改进，得到拟合曲线的过程，包括：
12、将流变试验曲线的衰减流变、稳态流变和加速流变阶段进行划分，用计算机对稳态流变阶段试验数据进行一次函数拟合，得到稳态流变速率；
13、绘制稳态流变速率倒数与应力水平对数的散点图；
14、通过harris模型对稳态流变速率与应力水平对数的散点图拟合得到拟合曲线。
15、作为本专利技术的进一步改进，得到稳态流变速率的过程，包括：
16、在流变试验进行期间，采用定时自动采样，每间隔一定时间记录更多的应力和应变数据；对采集数据进行异常值检测，采用3σ规则删除明显偏离的测量值；
17、自动识别并划分不同的流变阶段，划分出衰减流变、稳态流变及加速流变阶段；在划分阶段后，通过计算各阶段的数据的均方根误差，动态评估划分的合理性；
18、通过灰狼优化确定最优拟合参数；选取线性回归模型，通过交叉验证及留出法检测模型的训练效果，一次函数拟合模型再现稳态流变速率的实际情况；在一次函数拟合过程中，实施迭代方案，根据初步拟合结果调整拟合参数，重新评估斜率和截距，直到达到设定容忍范围内的误差；利用bootstrap方法进行多次重抽样，以获得稳定稳态流变速率的分布。
19、作为本专利技术的进一步改进，自动识别并划分不同的流变阶段的过程具体包括以下步骤：
20、从获取到的应力和应变数据按时间顺序整理，形成一个完整的数据集；进行平滑处理，采用滑动平均法或小波变换，去除噪声；计算应力-应变曲线的二阶导数，以识别变化大的区域；计算应力与应本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于流变试验的岩芯试样长期强度评估方法，其特征在于，所述岩芯试样长期强度评估方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于流变试验的岩芯试样长期强度评估方法，其特征在于，流变试验对标准圆柱试样进行测试的过程，包括：
3.根据权利要求1所述的基于流变试验的岩芯试样长期强度评估方法，其特征在于，得到拟合曲线的过程，包括：
4.根据权利要求3所述的基于流变试验的岩芯试样长期强度评估方法，其特征在于，得到稳态流变速率的过程，包括：
5.根据权利要求4所述的基于流变试验的岩芯试样长期强度评估方法，其特征在于，自动识别并划分不同的流变阶段的过程具体包括以下步骤：
6.根据权利要求3所述的基于流变试验的岩芯试样长期强度评估方法，其特征在于，拟合曲线的获取过程，包括：
7.根据权利要求1所述的基于流变试验的岩芯试样长期强度评估方法，其特征在于，拟合过曲率最大点做水平线和的切线的过程，包括：
8.根据权利要求1所述的基于流变试验的岩芯试样长期强度评估方法，其特征在于，计算得到长期强度的过程，包括：
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10.一种基于流变试验的岩芯试样长期强度评估系统，其应用于如权利要求1至9之一所述的基于流变试验的岩芯试样长期强度评估方法，其特征在于，所述基于流变试验的岩芯试样长期强度评估系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于流变试验的岩芯试样长期强度评估方法，其特征在于，所述岩芯试样长期强度评估方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于流变试验的岩芯试样长期强度评估方法，其特征在于，流变试验对标准圆柱试样进行测试的过程，包括：
3.根据权利要求1所述的基于流变试验的岩芯试样长期强度评估方法，其特征在于，得到拟合曲线的过程，包括：
4.根据权利要求3所述的基于流变试验的岩芯试样长期强度评估方法，其特征在于，得到稳态流变速率的过程，包括：
5.根据权利要求4所述的基于流变试验的岩芯试样长期强度评估方法，其特征在于，自动识别并划分不同的流变阶段的过程具体包括以下步骤：
6.根据权利要求3所述的基于流变试验的岩芯...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯业林，张涛，余记远，陈光明，黄青富，徐卫亚，陆君君，潘登喜，程伟，范雪枫，李威，王义，
申请(专利权)人：中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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