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专利号: 2017112505867
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种同时获取岩石黏聚力和内摩擦角变化规律的测定方法,包括以下步骤:步骤1:在需要进行力学参数测试的工程岩体中进行截割取样,将取得的测试岩体加工成标准圆柱体的岩石试件;

步骤2:获取步骤1中加工的岩石试件的全应力-应变试验曲线,以及该曲线的峰值应力;

其特征在于:该方法还包括以下步骤:

步骤3:在全应力-应变曲线上选取能反映曲线走势的m个特征点,分别记为:N1(ε1,σ11)、N2(ε2,σ12)、N3(ε3,σ13)…Nm(εm,σ1m);其中m不小于6,ε表示应变坐标,σ表示应力坐标;

步骤4:选择黏聚力c和内摩擦角 随应变变化的函数形式,得到黏聚力c和内摩擦角 的函数表达式,其中函数表达式的系数为函数未知参数,计算黏聚力c和内摩擦角 的变化规律,具体如下:步骤401:将步骤4中得到的黏聚力c和内摩擦角 的函数表达式带入摩尔-库伦准则,得到主应力σ1的表达式;

步骤402:将步骤3中的m个特征点分别带入步骤401中的σ1表达式,对应得到关于函数未知参数的m个方程;

步骤403:根据步骤3的每个特征点的黏聚力c应不小于零且不大于峰值应力,内摩擦角不小于零且不大于90度,每个特征点对应有4个约束方程;步骤3中共有m个特征点,得出共4×m个约束方程;

步骤404:将步骤402中得到的关于函数未知参数的m个方程与步骤403中得到的4×m个约束方程联立求解,计算得到函数表达式系数;

步骤405:将步骤404中计算得到的函数表达式系数分别带入黏聚力c和内摩擦角 的函数表达式即可得出黏聚力c和内摩擦角 的变化规律。

2.根据权利要求1所述的同时获取岩石黏聚力和内摩擦角变化规律的测定方法,其特征在于:步骤3中的m个特征点保存在测定仪的存储器中。

3.根据权利要求1所述的同时获取岩石黏聚力和内摩擦角变化规律的测定方法,其特征在于:步骤1中所述的岩石试件直径为50mm,高为100mm,高径比为2:1。

4.根据权利要求1所述的同时获取岩石黏聚力和内摩擦角变化规律的测定方法,其特征在于:步骤2中获取岩石试件的全应力-应变试验曲线,以及该曲线的峰值应力的方法为:步骤201:将步骤1中制作的岩石试件置于岩石三轴压缩伺服控制试验机加载室内,通过试验机自带的轴向和侧向压力传感器,按应力控制加载方式同时施加轴向压力和侧向压力至预定压力值σ3;

步骤202:在保持侧向压力σ3不变条件下,利用轴向压力传感器及轴向变形传感器,按位移控制加载方式,继续增大轴向压力,直至试件发生破坏,进入残余变形阶段。

步骤203:通过传感器采集的数据,获得该试件在围压σ3作用下的全应力-应变试验曲线,同时得到该曲线峰值应力。

5.根据权利要求4所述的同时获取岩石黏聚力和内摩擦角变化规律的测定方法,其特征在于:所述的岩石三轴压缩试验机采取刚性试验机和伺服控制加载系统,以便使得岩石在全应力-应变曲线的各个点上都能保持一个准静态的受力状态。

6.根据权利要求1所述的同时获取岩石黏聚力和内摩擦角变化规律的测定方法,其特征在于:步骤4中所述的计算黏聚力c和内摩擦角 的变化规律采用测量仪中央处理器进行计算。

7.根据权利要求1所述的同时获取岩石黏聚力和内摩擦角变化规律的测定方法,其特征在于:步骤4中选择黏聚力c和内摩擦角 随应变变化的函数形式,选项有:二次函数、三次函数、四次函数的标准式,函数标准式的系数为函数未知参数。

8.根据权利要求1或7所述的同时获取岩石黏聚力和内摩擦角变化规律的测定方法,其特征在于:步骤3中选取的特征点的个数不少于步骤4中所选函数标准式的系数的个数。

9.一种用于执行权利要求1中同时获取岩石黏聚力和内摩擦角变化规律的测定方法的测定仪,其特征在于:该测定仪包括:中央处理器:用于处理数据、计算计算黏聚力c和内摩擦角 的变化规律;

存储器:用于保存特征点数据;

函数形式人工选择系统:用于选择适合表达黏聚力c和内摩擦角 的变化规律的函数形式。