[发明专利]一种在三点弯曲断裂试验中测定岩石材料峰值荷载点处弹性变形能的方法

权利要求书

1.一种在三点弯曲断裂试验中测定岩石材料峰值荷载点处弹性变形能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，根据常规静载三点弯曲断裂试验得到峰值荷载平均值F_max，将5个相同的中心直裂纹半圆盘岩石试样分别进行一次加卸载三点弯曲断裂试验，获得5个中心直裂纹半圆盘岩石试样的一次加卸载三点弯曲断裂试验的荷载-位移曲线；

其次，根据得到的中心直裂纹半圆盘岩石试样的一次加卸载三点弯曲断裂试验的荷载-位移曲线，求得中心直裂纹半圆盘岩石试样在各卸载点处的总输入能和储存的弹性变形能的值，i表示加卸载试验次数；

接着，对至少5组总输入能和储存的弹性变形能的值进行拟合，得到各卸载点处和的值和两者之间的一次函数关系式：其中，a和b为拟合得到的常数；

然后，基于一次函数关系式把岩石材料峰值荷载点处的总输入能代入上述函数关系式，计算出岩石材料在峰值荷载点处的弹性变形能

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将5个相同的中心直裂纹半圆盘岩石试样分别在所述的5个不同卸载点处进行一次加卸载三点弯曲断裂试验，是指取5个相同规格的中心直裂纹半圆盘岩石试样分别进行一次加卸载三点弯曲断裂试验，试验机先以1KN/min的加载速率对中心直裂纹半圆盘岩石试样进行加载，当达到设置的卸载点时进行卸载，设置的卸载点分别为0.1F_max、0.3F_max、0.5F_max、0.7F_max、0.9F_max；当卸载至0.02KN时，再以0.05mm/min加载速率加载至试样破坏，分别获得5个不同卸载点岩石试样的一次加卸载三点弯曲断裂试验的荷载-位移曲线；

进行加卸载试验前，将中心直裂纹半圆盘岩石试样置于三点弯曲断裂试验的加载装置中，进行预加载使得中心直裂纹半圆盘岩石试样与加载装置的顶、底部圆柱形加载垫条紧密接触且顶部圆柱形加载垫条的轴心线与中心直裂纹半圆盘岩石试样切口方向线处于同一竖直平面内，两底部圆柱形加载垫条之间的距离s为30mm；

其中，卸载时的控制方式、卸载速率和加载时保持一致。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述岩石材料峰值荷载点处的总输入能，为常规静载三点弯曲断裂试验的荷载-位移曲线中峰值荷载前的加载曲线与横坐标轴所围成的面积的值；

所述常规静载三点弯曲断裂试验是指试验机以1KN/min的加载速率加载至中心直裂纹半圆盘岩石试样破坏。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述岩石材料峰值荷载点处的总输入能，为一次加卸载三点弯曲断裂试验的荷载-位移曲线中初次加载曲线与横坐标轴所围成的面积的值和二次加载曲线中卸载点到峰值荷载点前的曲线与横坐标轴所围成的面积的值之和。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述中心直裂纹半圆盘岩石试样是对需要试验的工程岩体利用立式取芯机钻取岩芯，岩芯直径D为50mm，厚度为0.4D，切口长度满足a和R分别为试样的切口长度和半径。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用试验机以5KN/min的加载速率对3个相同中心直裂纹半圆盘岩石试样进行加载至中心直裂纹半圆盘岩石试样破坏，获得3个中心直裂纹半圆盘岩石试样的常规静载三点弯曲断裂试验的荷载-位移曲线，从荷载-位移曲线提取峰值点，以3个峰值点的平均值作为所述峰值荷载平均值F_max。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的荷载-位移曲线中的位移为纵向位移，其方向与所受荷载的方向一致。