CN102928512B - 一种岩石时效劣化过程的测试方法 - Google Patents
一种岩石时效劣化过程的测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102928512B CN102928512B CN201210438830.3A CN201210438830A CN102928512B CN 102928512 B CN102928512 B CN 102928512B CN 201210438830 A CN201210438830 A CN 201210438830A CN 102928512 B CN102928512 B CN 102928512B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rock sample
- pressure
- wave
- rock
- probe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明涉及一种岩石时效劣化全过程的测试方法，测试方法通过在岩石试样两侧两个相互平行的侧平面上分别放置一组非承压声波发射和非承压接收探头并不间断地测量时效试验过程中岩石试样的横向波速，同时在岩石试样上端面和下端面上各放置一组承压声波发射和承压接收探头并不间断地测量时效试验过程中岩石试样的纵向波速，然后借助理论公式将测量获得的横向波速和纵向波速换算成岩石试样的横向弹性模量和纵向弹性模量，最后分别对横向弹性模量和纵向弹性模量进行数学回归分析，从而获得岩石试样的时效劣化规律的表达函数。该方法可以有效地观测岩石随时间发生细观劣化过程中的宏观特征，实现对岩石试样时效劣化的双向同步全过程无损测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种岩石时效力学特性的测试方法，更具体涉及一种实验室条件下岩石时效劣化全过程的测试方法，它可有效地观测岩石随时间发生的细观劣化过程中的宏观特征。
背景技术
目前，我国正在进一步加大基础设施建设，岩石的时效劣化危害将成为我国工程建设与安全运行中无法回避的“瓶颈”问题之一。(1)在水资源开发与利用方面：我国已经建成了近100座大型水电站，还将有近40座100万kW级水电站即将兴建或纳入规划，而这些水电工程中大型地下厂房和输水隧洞周围岩石的时效劣化行为必然对工程长期安全产生实质性影响。(2)在核电建设方面：国务院通过的“核电中长期发展规划(2005-2020)报告”计划到2020年，核电运行装机容量争取达到4000万千瓦，深部核废料处置库中花岗岩时效劣化力学特性导致的核废料安全风险是我国核电发展中必须解决的难题之一。(3)在矿山开采方面：我国很多矿山即将或已经转入深部开采，必将出现很多大埋深的采场(群)，如红透山铜矿的开拓深度已达1337m，深部开拓巷道岩石潜在的时效劣化灾害防控难题必将更加突出。(4)在公路与铁路交通方面：今后十多年内，我国铁路里程将增至10万公里，公路网总规模在2020年也将达到300万公里，山区大埋深公路和铁路隧道建设和运行中也必将遇到硬质岩石时效劣化威胁着工程建设和运行安全的问题。
可见，岩石时效劣化力学特性及其工程危害性研究对于今后地下工程安全建设和运行具有十分重要的意义，如果能够对其进行较准确的评估和预测，将可极大地减少和避免工程事故发生，大大节约工程建设和运行成本。
然而，岩石“时效劣化”具有自身的特殊性和复杂性，现有涉及岩石时间效应特性的测量手段和测量方法都无法准确有效地测量和评价其时效劣化规律，从而制约岩石时效劣化特性的深入认识。这是因为：
(1)通常采用的岩石室内流变仪虽然可以测量出岩石随时间发生的变形过程，但测量的岩石时效变形只是其时效劣化的外在总变形，而不能反映出岩石内在的细观劣化过程及其宏观量的改变(《长江科学院院报》，2006年第4期，邬爱清，“高围压岩石三轴流变试验仪研制”；上海交通大学出版社，2009年5月，许宏发，“岩石时效特性与节理模型”；《工程地质学报》，2010年第2期，催少东，“基于新型蠕变仪下的泥岩力学参数时效性研究”；《岩石力学与工程学报》2011年第2期，高延法，“RRTS-II型岩石流变扰动效应试验仪”)。
(2)常规的岩石压力试验机施加恒定荷载并记录荷载作用下岩石破坏时间的试验方法虽然可以反映出岩石破坏应变与荷载的对应关系，但无法测量到岩石破坏孕育过程中自身结构的变化特征，也即无法测量到岩石劣化全过程的细观演化发展规律及其宏观表现特征(《岩石力学与工程学报》，1993年第4期，凌建明，“脆性岩石的细观裂纹损伤及其时效特征”；《岩土力学》，2011年第9期，杨艳霜，“大理岩单轴压缩时滞性破坏的试验研究”；科学出版社，2011年6月，杨圣奇，“裂隙岩石力学特性研究及时间效应分析”)。
发明内容
针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种实验室条件下岩石时效劣化过程的测试方法，旨在克服当前岩石测试方法不能准确有效地测试岩石时效劣化特性的不足，实现对岩石细观时效劣化过程中的宏观特征的实时测试。
为达到上述目的，本发明利用测量声波在岩体中的传播速度分析岩石弹性模量的技术，所采用的技术方案是：一种岩石时效劣化过程的测试方法，测试方法包括以下步骤：
A.轴向和横向声波探头的设置
①在拟定进行时效试验的岩石试样轴向的两个端面分别对称设置承压声波发射探头和承压声波接收探头，承压声波发射探头和承压声波接收探头分别位于岩石试样的中心线上；
②在拟定进行时效试验的岩石试样的两侧的两个与岩石试样轴线平行的对称平面上对称设置非承压声波发射探头和非承压声波接收探头，非承压声波发射探头和非承压声波接收探头的中心位置为岩石试样的高度的二分之一处；
B.岩石时效试验的加载和测量方法
①将设置好承压声波发射探头、承压声波接收探头、非承压声波发射探头和非承压声波接收探头的岩石试样放置在岩石压力试验机上端压头和下端压头之间并对岩石试样按1.0～6.0MPa/min的速度施加荷载，当施加荷载达到已知岩石试样的瞬时单轴抗压强度的75～85％时停止施加荷载，保持作用在岩石试样端面上的荷载大小不变；
②通过声波仪读取并记录由非承压声波发射探头和非承压声波接收探头测量获得的岩石试样的横向波速Vs1和对应时刻，通过声波仪读取并记录由承压声波发射探头和承压声波接收探头测量获得的纵向波速Vp1和对应时刻；
③保持作用在岩石试样端面上的荷载大小恒定不变，前十二小时每隔二小时记录一次通过声波仪读取由非承压声波发射探头和非承压声波接收探头测量获得的岩石试样的横向波速Vs和对应的测量时刻以及通过声波仪读取由承压声波发射探头和承压声波接收探头测量获得的纵向波速Vp和对应的测量时刻，往后每八小时记录一次横向波速Vs和对应的测量时刻以及纵向波速Vp和对应的测量时刻；
④当测量记录的横向波速Vs相对于岩石试样加载后的Vs1改变幅度超过10％时，或纵向波速Vp相对于岩石试样加载后的Vp1改变幅度超过10％时，则通过声波仪读取并记录由非承压声波发射探头和非承压声波接收探头测量岩石试样的横向波速Vs以及通过声波仪读取并记录由承压声波发射探头和承压声波接收探头测量岩石试样的纵向波速Vp的频率增大到每两小时一次；
⑤当横向波速Vs相对于岩石试样加载后的Vs1改变幅度超过20％时，或纵向波速Vp相对于岩石试样加载后的Vp1改变幅度超过20％时，则通过声波仪读取并记录由非承压声波发射探头和非承压声波接收探头测量岩石试样的横向波速Vs以及通过声波仪读取并记录由承压声波发射探头和承压声波接收探头测量岩石试样的纵向波速Vp的频率加大到每一小时一次；
⑥当岩石试样在恒定荷载作用下连续七天内的纵向波速Vp和横向波速Vs分别相对于Vp1和Vs1的改变幅度均小于10％，则在原来荷载基础上增加作用在岩石试样端面上的荷载，岩石试样端面上的应力增量值为已知岩石试样的瞬时单轴抗压强度5％；
⑦如果岩石试样未破坏，重复实施步骤第③～⑥，直到岩石试样破坏后则停止试验；
C.岩石时效试验的数据处理
①在已知岩石试样的平均泊松比ν和平均密度ρ后，将试验过程中获得的横向波速Vs和纵向波速Vp代入(式1)和(式2)，换算得到对应的岩石试样横向弹性模量值Es和纵向弹性模量值Ep。
Es＝ρ(1+ν)(1-2ν)(Vs)2/(1-ν) (式1)
Ep＝ρ(1+ν)(1-2ν)(Vp)2/(1-ν) (式2)
②以测量时刻为横坐标，以测量时刻对应的岩石试样的横向弹性模量Es为纵坐标，将所有试验过程中测量的横向声波波速Vs换算得出的岩石试样的横向弹性模量Es和对应时刻绘制在同一张图上，获得劣化全过程试验中的岩石试样的横向弹性模量一时间的演化曲线，并通过最小二乘法对试验数据进行函数拟合，从而获得岩石试样时效劣化过程中的横向弹性模量劣化规律；
③以测量时刻为横坐标，以测量时刻对应的岩石试样的纵向弹性模量Ep为纵坐标，将所有试验过程中测量的纵向声波波速Vp换算得出的岩石试样的纵向弹性模量Ep和对应时刻绘制在同一张图上，获得劣化全过程试验中岩石试样的纵向弹性模量一时间的演化曲线，并通过最小二乘法对试验数据进行函数拟合，从而获得岩石试样的时效劣化过程中的纵向弹性模量劣化规律。
由于采用了上述技术方案，本发明可以准确有效地测量岩石细观时效劣化过程的宏观特征，具有如下优点：
(1)岩石时效劣化试验中的同步全过程监测：由于测量岩石试样横向波速和纵向波速的声波探头都固定在岩石试样上且对试验过程无影响，则可以使得岩石试样保持试验荷载条件下进行不同时刻岩石试样波速的不间断测量，从而可以实现试验过程中岩石时效劣化的同步全过程监测。
(2)岩石细观时效劣化的无损测量：由于岩石细观时效劣化的测量采用是声波探测，则这种探测方式不会影响和改变岩石试验的物理、力学和化学性质，因此这种测量方式对试验过程中的岩石试样无扰动，从而可以提供准确的试验结果。
(3)岩石时效劣化的双向测量：由于试验过程中在岩石试样上端面和下断面安置有声波探头，且在岩石试样两个侧平面安置有声波探头，因此可以实现对岩石劣化观测的双向测量，从而确保可靠地捕捉到试验过程中岩石试样不同方向的时效劣化特征。
附图说明：
图1为一种岩石时效劣化过程的测试方法的布置图。
图2为图1的A-A剖面视图。
图3为图1的B-B剖面视图。
图4为一种岩石时效劣化过程的测试方法的具体实施例的数据曲线图。
具体实施方式：
下面结合附图1、附图2和附图3，对本发明一种岩石时效劣化过程的测试方法作进一步详细描述。
本发明岩石时效劣化过程的测试方法包括以下步骤：
(1)将岩块加工成高/径比为二的圆柱体岩样，圆柱体岩样的直径小于或等于承压声波发射探头2和承压声波接收探头5的直径，然后在圆柱体岩样的两侧打磨出两个平行圆柱体轴线的对称侧平面，且两个侧平面的宽度大于或等于非承压声波发射探头4和非承压声波接收探头7的直径，从而获得用于时效劣化试验的岩石试样3，加工制作岩石试样3共计十个。
(2)抽取该批岩石试样3中的五个进行瞬时单轴压缩试验，计算获得拟进行时效试验的岩石试样3的平均瞬时单轴抗压强度，并测定岩石试样3的平均泊松比ν和平均密度ρ。
(3)在拟定进行时效试验的岩石试样3的两个轴向端面涂抹黄油后分别对称设置承压声波发射探头2和承压声波接收探头5，并确保承压声波发射探头2和承压声波接收探头5与岩石试样3的端面耦合接触，承压声波发射探头2和承压声波接收探头5分别位于岩石试样3的中心线上，确保岩石试样3的纵向波速测量的准确性。
(4)在拟定进行时效试验的岩石试样3的两侧的两个与岩石试样3轴线平行的对称侧平面上涂抹黄油，然后对称设置非承压声波发射探头4和非承压声波接收探头7，确保非承压声波发射探头4和非承压声波接收探头7与岩石试样3的两个侧面耦合接触，非承压声波发射探头4和非承压声波接收探头7的中心位置为岩石试样3的高度的二分之一处。
(5)将设置好承压声波发射探头2、承压声波接收探头5、非承压声波发射探头4和非承压声波接收探头7的岩石试样3放置在岩石压力试验机上端压头1和下端压头6之间。
(6)开启岩石压力试验机，对岩石试样3按1.0～6.0MPa/min的速度施加荷载，当施加于的荷载达到已知岩石试样3的瞬时单轴抗压强度的75～85％时则停止施加荷载，保持作用在岩石试样3端面上的荷载大小不变。
(7)通过声波仪8读取并记录由非承压声波发射探头4和非承压声波接收探头7测量获得的岩石试样3的横向波速Vs1和对应时刻，然后通过声波仪8读取并记录由承压声波发射探头2和承压声波接收探头5测量获得的纵向波速Vp1和对应时刻。
(8)保持作用在岩石试样3端面上的荷载大小恒定不变，前十二小时每隔二小时记录一次通过声波仪8读取由非承压声波发射探头4和非承压声波接收探头7测量获得的岩石试样3的横向波速Vs和对应时刻，然后通过声波仪8读取并记录由承压声波发射探头2和承压声波接收探头5测量获得的纵向波速Vp，确保有效捕捉岩石试样3在初期加载过程中的波速时效变化过程，往后每八小时记录一次横向波速Vs和纵向波速Vp以及两个测量波速的对应时刻。
(9)当测量记录的横向波速Vs相对于岩石试样3加载后的Vs1改变幅度超过10％时，或纵向波速Vp相对于岩石试样3加载后的Vp1改变幅度超过10％时，表明岩石试样3内部的时效劣化行为趋于活跃，则通过声波仪8读取并记录非承压声波发射探头4和非承压声波接收探头7测量岩石试样3的横向波速Vs和对应时刻以及通过声波仪8读取并记录由承压声波发射探头2和承压声波接收探头5测量岩石试样3的纵向波速Vp和对应时刻的频率增大到每两小时一次；
(10)当横向波速Vs相对于岩石试样3加载后的Vs1改变幅度超过20％时，或纵向波速Vp相对于岩石试样3加载后的Vp1改变幅度超过20％时，表明岩石试样3内部的时效劣化行为十分活跃，则通过声波仪8读取并记录由非承压声波发射探头4和非承压声波接收探头7测量岩石试样3的横向波速Vs和对应时刻以及通过声波仪8读取并记录由承压声波发射探头2和承压声波接收探头5测量岩石试样3的纵向波速Vp和对应时刻的频率加大到每一小时一次。
(11)当岩石试样3在恒定荷载作用下连续七天内的纵向波速Vp和横向波速Vs分别相对于Vp1和Vs1的改变幅度均小于10％，则在原有荷载基础上增加作用在岩石试样3端面上的荷载，岩石试样端面上的应力增量值为已知岩石试样3的瞬时单轴抗压强度的5％，使得岩石试样3承受荷载更接近其瞬时单轴抗压强度。
(12)如果岩石试样3未破坏，重复实施步骤第(8)～(11)，直到岩石试样3破坏后则停止试验，实现岩石试样3从开始加载到破坏的时效劣化中的横向波速Vs和纵向波速Vp的全过程测量。
(13)在已知岩石试样的平均泊松比ν和平均密度ρ后，将试验过程中获得的横向波速Vs和纵向波速Vp代入(式3)和(式4)，换算得到对应的岩石试样横向弹性模量值Es和纵向弹性模量值Ep。
Es＝ρ(1+ν)(1-2ν)(Vs)2V(1-ν) (式3)
Ep＝ρ(1+ν)(1-2ν)(Vp)2/(1-ν) (式4)
(14)以测量时刻为横坐标，以测量时刻对应的岩石试样3的横向弹性模量Es为纵坐标，将所有试验过程中测量的横向声波波速Vs换算得出的岩石试样3的横向弹性模量Es绘制在同一张图上，获得劣化全过程试验中的岩石试样3的横向弹性模量一时间的演化曲线，并通过最小二乘法对试验中测量数据进行函数拟合，从而获得岩石试样3时效劣化过程中的横向弹性模量劣化规律。
(15)以测量时刻为横坐标，以测量时刻对应的岩石试样3的纵向弹性模量Ep为纵坐标，将所有试验过程中测量的纵向声波波速Vp换算得出的岩石试样3的纵向弹性模量Ep绘制在同一张图上，获得劣化全过程试验中岩石试样3的纵向弹性模量一时间的演化曲线，并通过最小二乘法对试验中测量数据进行函数拟合，从而获得岩石试样3的时效劣化过程中的纵向弹性模量劣化规律。
具体实施例：
(1)在已知承压声波发射探头2和承压声波接收探头5的直径为80mm后，将岩块加工成直径为70mm、高度为140mm的圆柱体岩样，然后在已知非承压声波发射探头4和非承压声波接收探头7的直径为10mm后，在圆柱体岩样的两侧打磨出两个宽度为10mm且平行圆柱体轴线的对称侧平面，从而获得用于时效劣化试验的岩石试样3，加工制作岩石试样3共计十个。
(2)抽取该批岩石试样3中的五个进行瞬时单轴压缩试验，计算获得拟进行时效试验的岩石试样3的平均瞬时为125MPa，并测定岩石试样3的平均泊松比ν＝0.24和平均密度ρ＝2680kg/m3。
(3)在拟定进行时效试验的岩石试样3的两个轴向端面涂抹黄油后分别对称设置直径大于或等于岩石试样3的最大外径的承压声波发射探头2和承压声波接收探头5，并确保承压声波发射探头2和承压声波接收探头5与岩石试样3的端面耦合接触，承压声波发射探头2和承压声波接收探头5分别位于岩石试样3的中心线上，确保岩石试样3的纵向波速测量的准确性。
(4)在拟定进行时效试验的岩石试样3的两侧的两个与岩石试样3轴线平行的对称侧平面上涂抹黄油，然后对称设置直径为10mm的非承压声波发射探头4和非承压声波接收探头7，确保二声波发射探头4和非承压声波接收探头7与岩石试样3的两个侧面耦合接触，非承压声波发射探头4和非承压声波接收探头7的中心位置为岩石试样3的高度的二分之一处。
(5)将设置好承压声波发射探头2、承压声波接收探头5、非承压声波发射探头4和非承压声波接收探头7的岩石试样3放置在岩石压力试验机上端压头1和下端压头6之间。
(6)开启岩石压力试验机，对岩石试样3按3.0MPa/min的速度施加荷载，当施加于的荷载达到100MPa时则停止施加荷载，保持作用在岩石试样3端面上的荷载大小不变。
(7)通过声波仪8读取并记录由非承压声波发射探头4和非承压声波接收探头7测量获得的岩石试样3的横向波速Vs1和对应时刻然后通过声波仪8读取并记录由承压声波发射探头2和承压声波接收探头5测量获得的纵向波速Vp1和对应时刻。
(8)保持作用在岩石试样3端面上的荷载大小恒定不变，前十二小时每隔二小时记录一次通过声波仪8读取由非承压声波发射探头4和非承压声波接收探头7测量获得的岩石试样3的横向波速Vs和对应时刻以及通过声波仪8读取由承压声波发射探头2和承压声波接收探头5测量获得的纵向波速Vp和对应时刻，确保有效捕捉岩石试样3在前期加载过程中波速的时效变化过程，往后每八小时记录一次横向波速Vs和纵向波速Vp以及两个测量波速对应的测量时刻。
(9)分析记录的横向波速Vs和纵向波速Vp后发现，岩石试样3在恒定荷载作用下七天后的横向波速Vs和纵向波速Vp相对于Vs1和Vp1的改变幅度均只有7.3％，则将作用于岩石试样3端面上的应力值由原来的100MPa增大到106.25MPa。
(10)保持作用在岩石试样3端面上的应力恒定不变，前十二小时每隔二小时记录一次声波仪8测量的横向波速Vs和纵向波速Vp以及两个测量波速对应的测量时刻，往后每八小时记录一次声波仪8测量的岩石试样3的横向波速Vs和纵向波速Vp以及两个测量波速对于的测量时刻。
(11)试验过程中分析记录的横向波速Vs和纵向波速Vp后发现，第十天测量记录的横向波速Vs相对于岩石试样3加载后的Vs1改变幅度超过10％时，因此通过声波仪8测量并记录岩石试样3的横向波速Vs和纵向波速Vp以及两个测量波速对应的测量时刻的频率增加到每二小时一次。
(12)试验过程中分析记录的横向波速Vs和纵向波速Vp后发现，第十一天测量记录的纵向波速Vp相对于岩石试样3加载后的Vp1改变幅度超过20％时，因此通过声波仪8测量并记录岩石试样3的横向波速Vs和纵向波速Vp以及两个测量波速对应的测量时刻的频率增加到每一小时一次。
(13)试验过程中第十二天发现岩石试样3发生了破坏，因此停止试验。
(14)在已知岩石试样的平均泊松比ν和平均密度ρ后，将试验过程中获得的横向波速Vs和纵向波速Vp代入(式5)和(式6)，换算得到对应的岩石试样横向弹性模量值Es和纵向弹性模量值Ep。
Es＝ρ(1+ν)(1-2ν)(Vs)2/(1-ν) (式5)
Ep＝ρ(1+ν)(1-2ν)(Vp)2/(1-ν) (式6)
(15)以测量时刻为横坐标，以测量时刻对应的岩石试样3的横向弹性模量Es为纵坐标，将所有试验过程中测量的横向声波波速Vs换算得出的岩石试样3的横向弹性模量Es绘制在同一张图上，获得劣化全过程试验中的岩石试样3的横向弹性模量一时间的演化曲线，并通过最小二乘法对测量的试验数据进行多项式函数拟合，得出附图4中的“横向波速一测量时刻的特征曲线及其演化规律函数”，从而获得岩石试样3时效劣化过程中的横向弹性模量劣化规律。
(16)以测量时刻为横坐标，以测量时刻对应的岩石试样3的纵向弹性模量Ep为纵坐标，将所有试验过程中测量的纵向声波波速Vp换算得出的岩石试样3的纵向弹性模量Ep绘制在同一张图上，获得劣化全过程试验中岩石试样3的纵向弹性模量一时间的演化曲线，并通过最小二乘法对测量的试验数据进行多项式函数拟合，得出附图4中的“纵向波速一测量时刻的特征曲线及其演化规律函数”，从而获得岩石试样3的时效劣化过程中的纵向弹性模量劣化规律。
Claims (1)
1.一种岩石时效劣化过程的测试方法，其特征在于所述一种岩石时效劣化过程的测试方法包括以下步骤：
A.声波探头的设置
①在拟定进行时效试验的岩石试样(3)轴向的两个端面分别对称设置承压声波发射探头(2)和承压声波接收探头(5)，承压声波发射探头(2)和承压声波接收探头(5)分别位于岩石试样(3)的中心线上；
②在拟定进行时效试验的岩石试样(3)的两侧的两个与岩石试样(3)轴线平行的对称平面上对称设置非承压声波发射探头(4)和非承压声波接收探头(7)，非承压声波发射探头(4)和非承压声波接收探头(7)的中心位置为岩石试样(3)的高度的二分之一处；
B.岩石时效试验的加载和测量方法
①将设置好承压声波发射探头(2)、承压声波接收探头(5)、非承压声波发射探头(4)和非承压声波接收探头(7)的岩石试样(3)放置在岩石压力试验机上端压头(1)和下端压头(6)之间并对岩石试样(3)按1.0～6.0MPa/分钟的速度施加荷载，当施加荷载达到已知岩石试样(3)的瞬时单轴抗压强度的75～85％时停止施加荷载，保持作用在岩石试样(3)端面上的荷载大小不变；
②通过声波仪(8)读取并记录由非承压声波发射探头(4)和非承压声波接收探头(7)测量获得的岩石试样(3)的横向波速Vs1和对应时刻，通过声波仪(8)读取并记录由承压声波发射探头(2)和承压声波接收探头(5)测量获得的纵向波速Vp1和对应时刻；
③保持作用在岩石试样(3)端面上的荷载大小恒定不变，前十二小时每隔二小时记录一次通过声波仪(8)读取由非承压声波发射探头(4)和非承压声波接收探头(7)测量获得的岩石试样(3)的横向波速Vs和对应时刻以及通过声波仪(8)读取由承压声波发射探头(2)和承压声波接收探头(5)测量获得的纵向波速Vp和对应时刻，往后每八小时记录一次横向波速Vs和纵向波速Vp以及两个波速的对应时刻；
④当测量记录的横向波速Vs相对于岩石试样(3)加载后的Vs1改变幅度超过10％时，或纵向波速Vp相对于岩石试样(3)加载后的Vp1改变幅度超过10％时，则通过声波仪(8)读取并记录由非承压声波发射探头(4)和非承压声波接收探头(7)测量岩石试样(3)的横向波速Vs和对应时刻以及通过声波仪(8)读取由承压声波发射探头(2)和承压声波接收探头(5)测量岩石试样(3)的纵向波速Vp和对应时刻的频率增大到每两小时一次；
⑤当横向波速Vs相对于岩石试样(3)加载后的Vs1改变幅度超过20％时，或纵向波速Vp相对于岩石试样(3)加载后的Vp1改变幅度超过20％时，则通过声波仪(8)读取并记录非承压声波发射探头(4)和非承压声波接收探头(7)测量岩石试样(3)的横向波速Vs和对应时刻以及通过声波仪(8)读取由承压声波发射探头(2)和承压声波接收探头(5)测量岩石试样(3)的纵向波速Vp和对应时刻的频率加大到每一小时一次；
⑥当岩石试样(3)在恒定荷载作用下连续七天内的纵向波速Vp和横向波速Vs分别相对于Vp1和Vs1的改变幅度均小于10％，则在原来荷载基础上增加作用在岩石试样(3)端面上的荷载，岩石试样(3)端面上的应力增量值为已知岩石试样(3)的瞬时单轴抗压强度5％；
⑦如果岩石试样(3)未破坏，重复实施步骤第③～⑥，直到岩石试样(3)破坏后则停止试验；
C.岩石时效试验的数据处理
①在已知岩石试样(3)的平均泊松比ν和平均密度ρ后，将试验过程中获得的横向波速Vs和纵向波速Vp代入(式1)和(式2)，换算得到对应的岩石试样(3)横向弹性模量值Es和纵向弹性模量值Ep；
Es＝ρ(1+ν)(1-2ν)(Vs)2/(1-ν) (式1)
Ep＝ρ(1+ν)(1-2ν)(Vp)2/(1-ν) (式2)
②以测量时刻为横坐标，以测量时刻对应的岩石试样(3)的横向弹性模量Es为纵坐标，将所有试验过程中测量的横向声波波速Vs换算得出的岩石试样(3)的横向弹性模量Es绘制在同一张图上，获得劣化全过程试验中的岩石试样(3)的横向弹性模量-时间的演化曲线，并通过最小二乘法对试验数据进行函数拟合，从而获得岩石试样(3)时效劣化过程中的横向弹性模量劣化规律；
③以测量时刻为横坐标，以测量时刻对应的岩石试样(3)的纵向弹性模量Ep为纵坐标，将所有试验过程中测量的纵向声波波速Vp换算得出的岩石试样(3)的纵向弹性模量Ep绘制在同一张图上，获得劣化全过程试验中岩石试样(3)的纵向弹性模量-时间的演化曲线，并通过最小二乘法对试验数据进行函数拟合，从而获得岩石试样(3)的时效劣化过程中的纵向弹性模量劣化规律。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210438830.3A CN102928512B (zh) | 2012-11-05 | 2012-11-05 | 一种岩石时效劣化过程的测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210438830.3A CN102928512B (zh) | 2012-11-05 | 2012-11-05 | 一种岩石时效劣化过程的测试方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102928512A CN102928512A (zh) | 2013-02-13 |
| CN102928512B true CN102928512B (zh) | 2015-01-21 |
Family
ID=47643362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210438830.3A Expired - Fee Related CN102928512B (zh) | 2012-11-05 | 2012-11-05 | 一种岩石时效劣化过程的测试方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102928512B (zh) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106442718B (zh) * | 2015-08-04 | 2020-07-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 岩石声波性质测试装置 |
| CN105822299A (zh) * | 2016-05-04 | 2016-08-03 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 基于流体环境的岩石声波测试模拟试验装置及试验方法 |
| CN106841015B (zh) * | 2016-11-28 | 2019-06-18 | 兰州大学 | 一种智能型模拟岩土体劣化的试验装置及其模拟方法 |
| CN106769393B (zh) * | 2016-12-09 | 2019-06-25 | 东北大学 | 一种恒定功率加载的岩石力学实验方法 |
| CN108088745A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-05-29 | 山东科技大学 | 一种相对湿度循环作用下岩石弹性模量时效劣化过程测试装置及方法 |
| CN109238846A (zh) * | 2018-08-30 | 2019-01-18 | 西北矿冶研究院 | 一种测定岩石岩爆弹性变形能指标的方法 |
| CN109374700A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-02-22 | 中南大学 | 一种检测裂隙岩石充填试验效果的方法 |
| CN109459318A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-12 | 北京科技大学 | 一种岩石破坏过程主、被动实时声波测试封样装置及方法 |
| CN110487635B (zh) * | 2019-09-05 | 2024-05-31 | 安徽理工大学 | 一种加载状态下岩芯电阻率及波速的快速测试系统及方法 |
| CN112683915B (zh) * | 2020-12-11 | 2022-12-02 | 中国文化遗产研究院 | 一种快速测量劣化后石质文物宏观工程参数的方法 |
| CN114689448B (zh) * | 2020-12-30 | 2023-03-24 | 中国石油大学(华东) | 张开裂隙压密闭合及时效扩展的损伤断裂分析方法 |
| CN112881241B (zh) * | 2021-01-19 | 2022-10-28 | 华东交通大学 | 一种确定颗粒材料模量软化和恢复的方法 |
| LU500056B1 (de) | 2021-04-19 | 2022-02-17 | Univ Shandong Science & Tech | Eine Testvorrichtung und ein Testverfahren für den Alterungsverschlechterungsprozess des Gesteinselastizitätsmoduls unter Einwirkung des relativen Feuchtigkeitszyklus |
| CN113295774B (zh) * | 2021-07-27 | 2021-11-02 | 煤炭科学研究总院 | 岩体劣化发育特征的测定方法、装置及存储介质 |
| CN114324603B (zh) * | 2021-12-30 | 2022-09-06 | 长安大学 | 冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5243855A (en) * | 1990-08-31 | 1993-09-14 | Exxon Production Research Company | Apparatuses and methods for measuring ultrasonic velocities in materials |
| CN101852704A (zh) * | 2010-06-07 | 2010-10-06 | 中国水电顾问集团华东勘测设计研究院 | 深部岩样初始损伤分布测定方法 |
| CN102519784A (zh) * | 2011-12-16 | 2012-06-27 | 武汉大学 | 一种采用超声波判定岩石共轭损伤强度的方法 |
-
2012
- 2012-11-05 CN CN201210438830.3A patent/CN102928512B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5243855A (en) * | 1990-08-31 | 1993-09-14 | Exxon Production Research Company | Apparatuses and methods for measuring ultrasonic velocities in materials |
| CN101852704A (zh) * | 2010-06-07 | 2010-10-06 | 中国水电顾问集团华东勘测设计研究院 | 深部岩样初始损伤分布测定方法 |
| CN102519784A (zh) * | 2011-12-16 | 2012-06-27 | 武汉大学 | 一种采用超声波判定岩石共轭损伤强度的方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 不同风化程度岩体弹性模量的确定方法研究;王亮清等;《金属矿山》;20080731(第7期);第20-21页中的第1.2小节 * |
| 基于新型蠕变仪下的泥岩力学参数时效性研究;崔少东等;《工程地质学报》;20100416;第18卷(第2期);第218-21页中的第3节、图3 * |
| 循环载荷下饱和砂岩的疲劳损伤;席道瑛等;《物探化探计算技术》;20040831;第26卷(第3期);第193-198页 * |
| 超声波探测在构造地质研究中的初步应用;孙立广等;《地质与勘探》;19920229;第28卷(第2期);第36页第1栏倒数第1段、第2栏第1-2段 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102928512A (zh) | 2013-02-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102928512B (zh) | 一种岩石时效劣化过程的测试方法 | |
| Xia et al. | Structural characteristics of columnar jointed basalt in drainage tunnel of Baihetan hydropower station and its influence on the behavior of P-wave anisotropy | |
| US10969315B2 (en) | Combined ultrasonic pulse velocity and Schmidt Hammer rebound test for non-destructive evaluation | |
| AU2013101531A4 (en) | Deep softrock geostress test method and device based on flow stress recovery principle | |
| CN113504131B (zh) | 一种测试岩石不同法向应力下ii型动态断裂韧度的测试系统及试验方法 | |
| Xu et al. | Comprehensive evaluation of excavation-damaged zones in the deep underground caverns of the Houziyan hydropower station, Southwest China | |
| CN101761062A (zh) | 无线旋转触探仪 | |
| CN103852492A (zh) | 基于压电陶瓷的预应力管道压浆密实性监测方法 | |
| CN204154684U (zh) | 桥梁预应力管道注浆密实度检测仪 | |
| CN110487635B (zh) | 一种加载状态下岩芯电阻率及波速的快速测试系统及方法 | |
| CN102944581B (zh) | 一种导管架海洋平台的结构损伤监测方法 | |
| CN107356957A (zh) | 一种基于光纤光栅加速度传感器的微震监测系统及安装和监测方法 | |
| CN114412573B (zh) | 一种矿井井壁破裂监测预警系统及方法 | |
| CN102288984A (zh) | 一种用于地震临震监测的地声传感单元结构 | |
| CN109490949A (zh) | 一种基于微地震解释结果的压后产能评价方法 | |
| Kapogianni et al. | Suitability of optical fibre sensors and accelerographs for the multi-disciplinary monitoring of a historically complex site: The case of the Acropolis circuit wall and hill | |
| Li et al. | Highly sensitive fiber optic microseismic monitoring system for tunnel rockburst | |
| Zhao et al. | Three‐Dimensional, Real‐Time, and Intelligent Data Acquisition of Large Deformation in Deep Tunnels | |
| He et al. | Effect of intermediate principal stress on the failure characteristics of an underground powerhouse | |
| CN112835104A (zh) | 一种非常规储层固有频率原位测量系统 | |
| CN204666102U (zh) | 埋入式机场道面fbg应变监测装置 | |
| CN111174960A (zh) | 一种残余应力检测系统及方法 | |
| Lin et al. | Time series analysis of acoustic emissions in prefabricated utility tunnel during the sealing test | |
| CN113532544B (zh) | 土体应变刚度和应力状态实时测试装置及其施工测试方法 | |
| CN102944607B (zh) | 一种滚动式运动横波传感器及其使用方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150121 Termination date: 20151105 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |