[发明专利]一种弹性应变能指标检测系统及方法

摘要

本发明涉及一种弹性应变能指标检测系统及方法，该系统包括用于加卸载的岩石力学试验机及其控制系统，还包括声发射监测系统，所述声发射监测系统经导线连接有多个声发射传感器，所述声发射传感器安装于岩样试件上，以通过监测声发射事件数的变化趋势来判定岩样试件的荷载是否达到岩石峰值强度的80%以上（或岩样试件进入塑性变形范围），基于此计算弹性应变能指标并对岩爆倾向性进行判断。该系统及方法有利于提高弹性应变能指标检测结果的准确性和可靠性。

主权项

一种弹性应变能指标检测方法，其特征在于，弹性应变能指标检测系统包括用于加卸载的岩石力学试验机、控制系统和声发射监测系统，所述声发射监测系统经导线连接有多个声发射传感器，所述声发射传感器安装于岩样试件上，以通过监测声发射事件数的变化趋势来判定岩样试件的荷载是否达到岩石峰值强度的80%以上；所述声发射监测系统连接有至少六个声发射传感器，其中四个声发射传感器分两组，分别安装于方形柱状的岩样试件的一对对立侧面的上下端部，另外两个声发射传感器安装于所述岩样试件的另一对对立侧面的中部；该方法包括以下步骤：步骤S1：采集若干具有代表性的岩样，按国际岩石力学学会的制作标准制作成方形柱状的岩样试件；步骤S2：选取若干表面无明显节理裂隙的岩样试件，采用岩石力学试验机对选取的岩样试件进行单轴抗压强度试验，得到各岩样试件的单轴抗压强度，然后计算出岩样试件的平均抗压强度，将所述平均抗压强度作为岩石峰值强度；步骤S3：另取若干岩样试件，分别对各岩样试件进行如下试验：在岩样试件一对对立侧面的上下端部安装四个声发射传感器，在其另一对对立侧面的中部安装两个声发射传感器，然后将各声发射传感器连接至声发射监测系统；安装在岩样试件对立侧面上下端部的四个声发射传感器，传感器边缘离岩样试件的上下端面的距离不小于1cm；步骤S4：通过岩石力学试验机采用纵向位移控制的单轴加载方式对岩样试件缓慢施加荷载；步骤S5：在加载过程中，通过声发射监测系统监测声发射事件数的变化趋势，当声发射事件数在一设定时间内增大为原来的n倍时，其中n>1，即判定声发射事件数发生突增，即判定当前加载水平达到了岩石峰值强度的80%以上，此时停止加载，并采用纵向位移控制的单轴卸载方式开始卸载，卸载速率与加载速率保持一致；步骤S6：卸载至所述岩石峰值强度的5%，试验结束，岩石力学试验机自动记录并保存加卸载过程中的相关应力应变数据；步骤S7：通过步骤S4~S6采集到的数据，计算得到所述岩样试件的弹性应变能、塑性应变能；步骤S8：重复步骤S3~S7，直至完成对所有岩样试件的试验，并获得所有岩样试件的弹性应变能、塑性应变能；步骤S9：通过获得的所有岩样试件的弹性应变能、塑性应变能，计算弹性应变能指标并对岩爆倾向性进行判断。