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专利号: 202010396985X
申请人: 西南石油大学
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:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种横观各向同性岩样抗压剪强度参数的快速测定方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、将需要测试的目标岩样沿取样角为0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°制备成标准岩样,并按照取样角度分组编号备用;

S2、对步骤S1中制备的岩样,根据不同的取样角开展不同围压下的压缩测试,测定岩样的抗压剪强度;

S3、建立网格搜索法,计算每个网格点处的绝对平均误差,分别确定岩样基质和弱面的最优抗压剪强度参数;

S4、选取取样角为0°、15°、30°、90°中的任意一组或多组岩样测得的抗压剪强度,利用步骤S3中所述的网格搜索法,确定最佳基质内聚力和最佳基质内摩擦角;

S5、选取取样角为45°、60°、75°的任意一组或多组岩样测得的抗压剪强度,利用步骤S3所述网格搜索法,确定最佳弱面内聚力和最佳弱面内摩擦角;

S6、根据弱面破坏的范围β1和β2,判断弱面和基质破坏类型,并计算需要得到的取样角β和围压σ3exp下的岩样预测抗压剪强度值;

S7、对抗压剪强度参数确定结果进行综合评价,利用步骤S6计算得到的预测抗压剪强度与步骤S2中实测抗压剪强度,计算相对误差百分比绝对值。

2.根据权利要求1所述的一种横观各向同性岩样抗压剪强度参数的快速测定方法,其特征在于,步骤S1中,所述取样角为0°、60°;每组岩样的数量为2-10个。

3.根据权利要求1所述的一种横观各向同性岩样抗压剪强度参数的快速测定方法,其特征在于,步骤S3中,所述绝对平均误差的计算方程为:式中,(σpre)i、(σexp)i分别为预测抗压剪强度和测试抗压剪强度,MPa;n为实验数据的个数;UCS为单轴抗压剪强度平均值,MPa;Diffave为绝对平均误差,无量纲。

4.根据权利要求1所述的一种横观各向同性岩样抗压剪强度参数的快速测定方法,其特征在于,步骤S4包括以下步骤:S41、假设岩样基质内聚力C0和基质内摩擦角 的取值范围;

S42、将步骤S41中的取值范围分别以0.1的间隔网格化,形成 个基质内聚力和基质内摩擦角的网格点;

S43、以每个网格点处的基质内聚力和基质内摩擦角,计算每个实验测试所对应的基质预测抗压剪强度(σpre)i和每个网格点处的绝对平均误差;

S44、以岩样基质内聚力C0、基质内摩擦角 和绝对平均误差绘制等值线图,绝对平均误差最低的点所对应网格点的内聚力和内摩擦角,即为最佳基质内聚力C0opt和最佳基质内摩擦角

5.根据权利要求4所述的一种横观各向同性岩样抗压剪强度参数的快速测定方法,其特征在于,步骤S41中,所述岩样内聚力C0和内摩擦角 的取值范围分别为C0∈[0,100],步骤S43中,所述基质预测抗压剪强度(σpre)i的计算方程为:式中,(σpre)i为预测抗压剪强度,MPa;σ3exp为测试所对应的围压,MPa;C0为任意可能的基质内摩擦力,MPa; 为任意可能的基质内摩擦角,°。

6.根据权利要求1所述的一种横观各向同性岩样抗压剪强度参数的快速测定方法,其特征在于,步骤S5包括以下步骤:S51、假设岩样弱面内聚力Cw和弱面内摩擦角 的取值范围;

S52、将步骤S51中的取值范围分别以0.1的间隔网格化,形成 个弱面内聚力和弱面内摩擦角的网格点;

S53、以每个网格点处的弱面内聚力和弱面内摩擦角,计算每个实验测试所对应的弱面预测抗压剪强度(σpre)i和每个网格点处的绝对平均误差;

S54、以岩样弱面内聚力Cw、弱面内摩擦角 和绝对平均误差绘制等值线图,绝对平均误差最低的点所对应网格点的内聚力和内摩擦角,即为最佳弱面内聚力和弱面内摩擦角。

7.根据权利要求6所述的一种横观各向同性岩样抗压剪强度参数的快速测定方法,其特征在于,步骤S51中,所述岩样内聚力Cw和内摩擦角 的取值范围分别为C0∈[0,100],步骤S53中,所述弱面预测抗压剪强度(σpre)i的计算方程为:式中,(σpre)i为预测抗压剪强度,MPa;σ3exp为测试所对应的围压,MPa;Cw为任意可能的弱面内摩擦力,MPa; 为任意可能的弱面内摩擦角,°。

8.根据权利要求1所述的一种横观各向同性岩样抗压剪强度参数的快速测定方法,其特征在于,步骤S6中,当0<β<β1或β2<β<π/2时,岩样属于基质剪切破坏,岩样预测抗压剪强度为:当β1<β<β2时,岩样属于弱面剪切滑移破坏,岩样预测抗压剪强度为:所述弱面破坏的范围β1和β2的计算方程如下:

式中,β为取样角,°;Cwopt为最佳弱面内聚力,MPa; 为最佳弱面内摩擦角,°;C0opt为最佳基质内聚力,MPa; 为最佳基质内摩擦角,°;σ3exp为测试所对应的围压,MPa。

9.根据权利要求1所述的一种横观各向同性岩样抗压剪强度参数的快速测定方法,其特征在于,步骤S7中,所述相对误差百分比绝对值的计算方程为:式中,σpre为最佳内聚力和内摩擦角预测得到的抗压剪强度,MPa;σexp为实测抗压剪强度,MPa。