[发明专利]一种岩石节理动态刚度的获取方法

权利要求书

1.一种岩石节理动态刚度的获取方法，其特征在于，包括如下过程：

制备含有贯穿节理的岩石试样，根据地震波传播方向与节理倾角确定节理面上法向应力与切向应力之比，根据法向应力与切向应力的比值确定夹角；对岩石试样开展单轴压缩试验，根据施加的压缩外荷载σ₀确定节理所在平面上的等效法向应力σ_n与等效切向应力σ_t；

拍摄岩石在压缩过程中的图像并通过根据拍摄的图像确定试验过程中岩石的应变变化梯度；

根据岩石试样应变变化梯度确定试验条件下节理厚度，同时沿岩石内节理长度方向取若干个特征断面，确定特征断面上下边缘测点的位移，在每个特征断面处节理上下边缘选2个测点，计算每个测点处x与y方向的位移，确定节理所在平面上的平均法向位移u_n和平均切向位移u_t；

根据节理刚度计算公式确定节理法向与切向动态刚度随施加荷载的关系曲线，通过该关系曲线得到外荷载σ₀对应的节理动态法向与切向刚度；

岩石试样的长度取250mm，而且为了确保岩石试样厚度方向上的受力均匀，岩石试样的厚度不大于宽度的三分之一，并且岩石试样中的节理距记载面最小距离不小于宽度的三分之一；

根据节理所处地应力水平确定节理面法向与试样所受加载力方向之间的夹角θ，根据所述夹角θ及岩石试样尺寸要求确定岩石试样的实际尺寸，根据目标粗糙度确定节理面形态；

利用岩石动态伺服试验机对所述岩石试样进行单轴压缩试验，所述岩石动态伺服试验机的加载速率根据地震应变速率与岩石试样被加载方向的尺寸确定，且相机的拍摄频率根据所述加载速率确定。

2.如权利要求1所述的一种岩石节理动态刚度的获取方法，其特征在于，利用相机拍摄试验全过程中岩石试样的变形。

3.如权利要求1所述的一种岩石节理动态刚度的获取方法，其特征在于，取岩石试样施加外荷载的方向为y方向，取垂直于所述加载方向为x方向建立计算坐标系；根据岩石试样中特征点的大地坐标与图像中的坐标获得相机的相关参数；以压缩试验开始时刻拍摄的岩石试样照片为参考，由试验过程中的拍摄图像计算岩石试样表面的位移场与应变场。

4.如权利要求1所述的一种岩石节理动态刚度的获取方法，其特征在于，取节理面法向与切向建立节理面局部坐标系n-t；取所有特征断面处节理法向位移与切向位移的平均值，根据坐标变换公式计算节理平均法向位移u_n与平均切向位移u_t。

5.如权利要求1任一项所述的一种岩石节理动态刚度的获取方法，其特征在于，所述岩石试样在制备完成后，在试样表面均匀喷射散斑。

6.如权利要求5所述的一种岩石节理动态刚度的获取方法，其特征在于，根据所述散斑的变形确定岩石试样在试验过程中的变形场与应变场。