[发明专利]一种循环加载过程中岩样损伤的实时测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩样损伤测量方法，尤其是一种循环加载过程中岩样损伤的实时测量方法。 

背景技术

岩石受力破坏的过程中是一个从微损伤开始逐渐至岩样破坏的损伤累积过程，岩石的损伤则反映出岩石在受力过程中的破坏情况，而且采用无损于岩样的方法获得反映岩石的损伤过程便成了工程中的一个难题。如今使用较多的无损测试方法采用超声波速获取岩石内部是否有损伤，但并不能反映出岩样损伤的相应位置，且其测试的方法较为繁琐，不能实时的测试出岩石的损伤状况。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种循环加载过程中岩样损伤的实时测量方法，采用该无损检测技术以岩石表面的表观现象反映岩石在受力过程中孔隙率的变化情况从而表征岩石在受力过程中损伤程度，为以后工程实践应用中测量岩体受地应力作用造成岩石损伤提供一个简单实用的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种循环加载过程中岩样损伤的实时测量方法，该方法包括以下步骤：

1）通过定量的溶液在岩样上滴定后溶液在其表面形成的扩散半径作为评价岩样渗透过程的指标，进行实验绘制岩石孔隙率与滴定扩散半径关系图，从图中表征岩石的内部损伤；

2）对岩样进行循环加载，采用定量的溶液在经不同压力加载后的岩样进行滴定，得到滴定后溶液在其表面形成的扩散半径，绘制出岩样在加载过程中滴定扩散半径与轴向压力值关系图；

3）通过步骤2）得到的岩样在加载过程中滴定扩散半径与轴向压力值关系图和步骤1）得到的岩石孔隙率与滴定扩散半径关系图得知岩样在加载过程中孔隙率的变化情况，从而得出岩样不同位置的受损伤的程度，实现循环加载过程中岩样损伤的实时测量。

步骤1）由以下步骤组成：

1-1）用温度计测室内温度并利用空调调节温度至适宜温度，同时采用湿度计测量室内湿度，用空气蒸湿机和石灰来调节湿度在适宜范围；

1-2）取待测筛选岩样若干，用磨刀石轻轻将待滴定面磨平，使其观察不到明显凹凸处，然后用电吹风吹去表面碎屑。滴定点选取岩样上下端面各一处，侧面上选3—4个点；

1-3）制备不与岩样反应的有色溶液，将处理好的岩样放入滴定装置中进行固定，用微升计在烧杯中抽取适量有色溶液，待所有毛细滴管内液面降低为零后取出岩样切片；

1-4）利用准备的测半径硫酸纸放置于岩石切片上记录滴定半径并用相机拍下最终滴定形成的渗透形状，从测半径硫酸纸上得出滴过程形成的不规则图形各向半径，切片岩样的孔隙率用常规的孔隙率测定方法测定；

1-5）通过多组的滴定，且每组实验都在同一岩样上进行以尽量避免个体的离散型造成的差异，统计不同孔隙率大小岩样的滴定扩散半径大小，绘制岩石孔隙率与滴定扩散半径关系图，从图中表征岩石的内部损伤。

步骤1-4）中采用的常规的孔隙率测定方法为比重瓶法。

步骤2）由以下步骤组成：

2-1）用温度计测室内温度并利用空调调节温度至适宜温度,同时采用湿度计测量室内湿度，用空气蒸湿机和石灰来调节湿度在适宜范围；

2-2）选取岩石试样，选取钻取并打磨合格的砂岩试样，试样尺寸为直径50mm，高度100mm，要求试样端部表面平整度偏差，高度偏差符合照规范要求,其测得的孔隙率两两差异不大于10%；

2-3）在进行单轴压缩之前须在岩石的侧面进行滴定以作后期数据对比：用磨砂纸擦拭岩石表面后用吹风机吹去表面碎屑，将处理过的岩石放置于桌上，选择岩石侧面的实验测点；用微升计取10ml溶液，将微升计的针头与岩石表面接触，将溶液缓缓滴到岩石侧面，待滴定溶液完全渗入岩石后取下岩样，用测半径硫酸纸盖在岩石侧面，用相机拍下所呈图形形状，从测半径硫酸纸上得出滴过程形成的不规则图形各向半径，计算三个实验测点在0MPa下滴定扩散半径值，清洗干净岩样表面的有色溶液；

2-4）在实验机上控制仪器从0MPa加载至20MPa后停止加载 ，保持岩石轴向受力不变，用磨砂纸轻轻磨拭试件表面，用吹风机吹去表面碎屑。用微升计取配制好的溶液10微升慢慢注射于步骤2-3）中选取的岩石侧面的实验测点，待注射的溶液最终渗入岩石内部后侧面滴定完成，关掉岩石压缩仪器取出岩样并将测半径硫酸纸小心覆盖在岩石侧面，并用相机拍下所呈图形形状，从测半径硫酸纸上得出滴过程形成的不规则图形各向半径，计算三个实验测点在20MPa下滴定扩散半径值，清洗干净岩样表面的有色溶液；

2-5）重复步骤2-4）得到三个实验测点在40MPa下滴定扩散半径值，清洗干净岩样表面的有色溶液；