[发明专利]一种围岩松动圈测试方法

权利要求书

1.一种围岩松动圈测试方法，其特征在于：包括以下具体步骤：

1)在隧道的横断面和纵断面上开设若干个测试孔，每个测试孔均贯穿围岩层至原岩层；

2)在每个测试孔的孔底布设一个超声波探测装置的探头，并将探头上的气囊内灌入气体对测试孔进行封孔，然后将耦合剂注满测试孔孔底与气囊之间的空间；

3)在每个测试孔的孔底布设一个超声波探测装置的换能器；

4)对每个测试孔采用从孔底至孔口的方式进行波速测试，得围岩波速曲线；

5)在隧道上选取一岩石做为试样，采用岩石声波、声发射同步测量装置对岩石进行循环施加轴压-卸载施压的方式进行室内试验，得围岩波速-损伤演化曲线和应力-应变曲线；

6)将应力-应变曲线与波速-损伤演化曲线相比较，得到隧道岩体不同损伤阶段的波速，并结合与围岩波速曲线的相比较，得到隧道围岩松动圈范围；所述得到围岩波速-损伤演化曲线的具体方法为：

①将岩石装入含有岩石声波、声发射同步测量装置的压力机三轴室内，并将岩石声波同步测量装置的压头与岩石接触设置，对压力机三轴室进行密封并填充液压油；

②将围压加载至设定值并始终保持围压的恒定；

③待试样体积变形恒定后，开始施加轴压，施加轴压时同步采用声波仪进行声波测试，施加轴压时采用应力控制方式，首先施加轴压到单轴抗压强度的50％σc后卸载到轴压为0MPa；

④继续施加轴压，每次施加轴压的增加幅度为5％σc，然后卸载至轴压为0MPa；

⑤重复步骤④，直到岩石发生破坏；

⑥峰后继续进行循环加载与卸载，每次施加轴压较前一个循环降低5％σc，卸荷最低点为0MPa；

⑦重复步骤⑥，直到岩石发生残余变形，试验停止；

⑧对试验结果进行处理，获取每一次循环加载与卸载的杨氏模量，以损伤变量为自变量，绘制围岩波速-损伤演化曲线，建立围岩力学参数-损伤演化方程。

2.根据权利要求1所述的围岩松动圈测试方法，其特征在于：所述得到围岩波速曲线的具体方法为：将每个测试孔内的探头采用从孔底至孔口、且每次往孔口方向位移0.2米的方式对每个测试孔不同位置的波速进行测试并记录，得到围岩波速曲线。

3.根据权利要求1所述的围岩松动圈测试方法，其特征在于：所述损伤变量的计算公式为：其中：E'为损伤后的岩石杨氏模量，E_o为未发生损伤的岩石杨氏模量。

4.根据权利要求1所述的围岩松动圈测试方法，其特征在于：所述得到应力-应变曲线的具体方法为：对岩石进行多次循环加载与卸载过程的试验，且在试验过程中通过对峰前应力逐级增加、对峰后应力则逐级降低，直到岩石发生残余变形，循环加卸载的外包络线即为应力-应变曲线，而根据每一次循环加卸载过程可得对应损伤状态下的围岩力学参数。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的围岩松动圈测试方法，其特征在于：所述测试孔在横断面上设有6个，且分别设置于拱肩、拱腰和拱脚处；在纵断面上设置有3个，且分别设置于上、中、下的中间位置。

6.根据权利要求5所述的围岩松动圈测试方法，其特征在于：所述探头采用一发双收式结构。

7.根据权利要求6所述的围岩松动圈测试方法，其特征在于：所述换能器采用一发双收式结构。