巖石的斷裂參數(shù)的確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及巖石力學(xué)性能測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及巖石的斷裂參數(shù)的確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類對(duì)自然資源開發(fā)利用的不斷深入，淺部資源日益減少，開采進(jìn)入深部巖體工程階段。由于深部巖體所處的高地應(yīng)力、高地溫、高滲透水壓力的環(huán)境，深部巖體的力學(xué)響應(yīng)與淺部巖石的力學(xué)響應(yīng)有著顯著的差異。
[0003]巖石斷裂力學(xué)以巖石斷裂韌度為基本參數(shù)，以巖石材料裂紋及擴(kuò)展過程為研究?jī)?nèi)容，以探究巖石材料斷裂機(jī)理為研究目標(biāo)。在對(duì)巖石的鉆井、開挖、爆破、切割等工程活動(dòng)中，都可以運(yùn)用巖石斷裂力學(xué)的原理、方法與技術(shù)分析巖石結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和破裂等問題;把巖石斷裂力學(xué)理論有效地應(yīng)用于巖體工程領(lǐng)域相關(guān)巖體坍塌失穩(wěn)、裂紋擴(kuò)展的研究當(dāng)中，有助于很好地解決巖體工程方面的相關(guān)工程實(shí)際。
[0004]巖石的斷裂參數(shù)測(cè)試的準(zhǔn)確性，對(duì)于實(shí)際的深部巖體工程具有重要的指導(dǎo)意義。現(xiàn)有的測(cè)試方法無(wú)法應(yīng)用于目前廣泛的應(yīng)用前景，不能滿足迫切的巖石性能測(cè)試需求。如何提高測(cè)試的準(zhǔn)確性，以便更好得指導(dǎo)深部巖體工程實(shí)際，是目前巖石力學(xué)領(lǐng)域不斷追求的目標(biāo)。。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請(qǐng)的目的在于提出一種改進(jìn)的巖石的斷裂參數(shù)的確定方法，來(lái)解決以上【背景技術(shù)】部分提到的技術(shù)問題。
[0006]本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N巖石的斷裂參數(shù)的確定方法，所述方法包括:
[0007]對(duì)設(shè)置有預(yù)制裂紋的球形巖石試樣加載壓力;記錄加載的壓力的方向與預(yù)制裂紋方向之間的角度值和加載的壓力的數(shù)值;基于所述角度值和所述加載的壓力的數(shù)值確定所述巖石的斷裂參數(shù)。
[0008]在一些實(shí)施例中，所述加載的壓力包括以下至少一項(xiàng):單向壓力、圍壓、孔隙流體壓力，其中，所述單向壓力是指加載在單一方向上的壓力。
[0009]在一些實(shí)施例中，所述斷裂參數(shù)包括以下至少一項(xiàng):張開型斷裂韌度、滑開型斷裂韌度、撕開型斷裂韌度。
[0010]在一些實(shí)施例中，所述球形巖石試樣包括貫穿所述球形巖石試樣的預(yù)制裂紋，所述預(yù)制裂紋以所述球形巖石試樣的直徑所在直線為對(duì)稱軸設(shè)置且位于該對(duì)稱軸所在平面內(nèi)。
[0011]在一些實(shí)施例中，所述球形巖石試樣包括貫穿所述球形巖石試樣的圓孔，所述圓孔以所述預(yù)制裂紋的對(duì)稱軸為軸線。
[0012]在一些實(shí)施例中，所述方法還包括:在球形巖石試樣上設(shè)置預(yù)制裂紋，其中，所述預(yù)制裂紋的深度值基于所述球形巖石試樣的直徑設(shè)置。
[0013]在一些實(shí)施例中，所述球形巖石試樣包括兩條預(yù)制裂紋，所述深度值是所述直徑的1/20?1/10。
[0014]在一些實(shí)施例中，其特征在于，所述基于所述角度值和所述加載的壓力的數(shù)值確定所述巖石的斷裂參數(shù)包括:獲取所述球形巖石試樣的破裂的臨界數(shù)據(jù)，所述破裂的臨界數(shù)據(jù)包括球形巖石試樣破裂時(shí)加載的單向壓力的方向與預(yù)制裂紋方向之間的角度值和加載的壓力的數(shù)值;基于所述破裂的臨界數(shù)據(jù)確定所述巖石的斷裂參數(shù)。
[0015]在一些實(shí)施例中，所述基于所述破裂的臨界數(shù)據(jù)確定所述巖石的斷裂參數(shù)包括:
[0016]基于所述破裂的臨界數(shù)據(jù)、所述球形巖石試樣的特征計(jì)算所述巖石的斷裂參數(shù)，所述特征包括所述球形巖石試樣的直徑、所述預(yù)制裂紋的深度值。
[0017]在一些實(shí)施例中，所述基于所述破裂的臨界數(shù)據(jù)、所述球形巖石試樣的特征計(jì)算所述巖石的斷裂參數(shù)包括:基于至少一個(gè)球形巖石試樣的破裂的臨界數(shù)據(jù)、該球形巖石試樣的特征計(jì)算所述巖石的斷裂參數(shù)。
[0018]本申請(qǐng)?zhí)峁┑膸r石的斷裂參數(shù)的確定方法，通過對(duì)設(shè)置有預(yù)制裂紋的球形巖石試樣加載壓力，并且記錄加載的壓力的方向與預(yù)制裂紋方向之間的角度值和加載的壓力的數(shù)值，最后基于角度值和加載的壓力的數(shù)值確定巖石的斷裂參數(shù)，該方法使得巖石的斷裂參數(shù)的確定更為準(zhǔn)確，并且適用范圍更為廣泛。
【附圖說(shuō)明】
[0019]通過閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本申請(qǐng)的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0020]圖1a是可以應(yīng)用于本申請(qǐng)的球形巖石試樣的一種示例性結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖1b是根據(jù)本申請(qǐng)的巖石的斷裂參數(shù)的確定方法的一個(gè)加載單向壓力的場(chǎng)景的示意圖；
[0022]圖1c是根據(jù)本申請(qǐng)的巖石的斷裂參數(shù)的確定方法的一個(gè)加載壓力的場(chǎng)景的示意圖；
[0023]圖2是根據(jù)本申請(qǐng)的巖石的斷裂參數(shù)的確定方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；
[0024]圖3是根據(jù)本申請(qǐng)的巖石的斷裂參數(shù)的確定方法的又一個(gè)實(shí)施例的流程圖；
[0025]圖4是可以應(yīng)用于本申請(qǐng)的巖石的斷裂參數(shù)的確定方法的球形巖石試樣的制備方法的一種示例性流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋相關(guān)發(fā)明，而非對(duì)該發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與有關(guān)發(fā)明相關(guān)的部分。
[0027]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本申請(qǐng)。
[0028]請(qǐng)參考圖1a和圖2，圖1a是可以應(yīng)用于本申請(qǐng)的球形巖石試樣的一種示例性結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出了根據(jù)本申請(qǐng)的巖石的斷裂參數(shù)的確定方法的一個(gè)實(shí)施例的流程200。上述的巖石的斷裂參數(shù)的確定方法，包括以下步驟:
[0029]步驟201，對(duì)設(shè)置有預(yù)制裂紋的球形巖石試樣加載壓力。
[0030]如圖1a所示，在本實(shí)施例中，巖石試樣是球形，并且預(yù)先設(shè)置有預(yù)制裂紋101。通過加工巖體，可以得到用于試驗(yàn)的球形巖石試樣100。
[0031]在本實(shí)施例的一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，預(yù)制裂紋101以球形巖石試樣100的直徑所在直線為對(duì)稱軸設(shè)置，并且預(yù)制裂紋101位于該直徑所在平面內(nèi)。上述球形巖石試樣100包括至少一條預(yù)制裂紋101。作為示例，可以設(shè)置一條預(yù)制裂紋，此預(yù)制裂紋自身是軸對(duì)稱圖形，并且以球形巖石試樣的直徑為對(duì)稱軸。作為另一示例，也可以設(shè)置兩條預(yù)制裂紋，這兩條預(yù)制裂紋以球形巖石試樣的直徑所在直線為對(duì)稱軸，且這兩條預(yù)制裂紋均與其對(duì)稱軸共面。
[0032]在本實(shí)施例的一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，球形巖石試樣100包括貫穿球形巖石試樣的預(yù)制裂紋101。預(yù)制裂紋101貫穿球形巖石試樣100是指預(yù)制裂紋至少有兩端與球形巖石試樣的外表面連通。
[0033]在本實(shí)施例的一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，預(yù)制裂紋的類型包括但不限于以下任一種:直裂紋、V型裂紋。上述直裂紋是指裂紋的橫截面是矩形的裂紋;上述V型裂紋是指裂紋的橫截面是V型的裂紋。
[0034]在本實(shí)施例的一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，上述球形巖石試樣包括圓孔102，上述圓孔102貫穿球形巖石試樣100，并且上述圓孔102以上述預(yù)制裂紋101的對(duì)稱軸為軸線。
[0035]在本實(shí)施例的一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，在對(duì)設(shè)置有預(yù)制裂紋的球形巖石試樣加載壓力之前，在球形巖石試樣上設(shè)置預(yù)制裂紋，其中，基于上述球形巖石試樣的直徑設(shè)置上述預(yù)制裂紋的深度值。
[0036]在本實(shí)施例的一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，上述球形巖石試樣包括兩條預(yù)制裂紋，上述深度值是上述直徑的1/20?1/10。上述預(yù)制裂紋是直裂紋。作為示例，圓孔的直徑為球形巖石試樣的1/20，預(yù)制裂紋的寬度值為球形巖石試樣直徑的1/100，預(yù)制裂紋的深度值為球形巖石試樣直徑的1/20?1/10。
[0037]在本實(shí)施例中，可以選擇但不限于使用壓力加載儀器向球形巖石試樣加載壓力。在這里，壓力加載儀器是指市售的能夠向上述球形