(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210895915.8 (22)申请日 2022.07.27 (71)申请人 中国科学院武汉岩土力学研究所 地址 430071 湖北省武汉市武昌区水果湖 街小洪山2号 (72)发明人 赵武胜　钟坤　高厚　陈卫忠　 秦长坤　解佩瑶　 (74)专利代理 机构 武汉宇晨专利事务所(普通 合伙) 42001 专利代理师 王敏锋 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种基于动静载叠加试验的岩爆倾向性等 级判断方法 (57)摘要 本发明公开了一种岩爆倾向性等级判断方 法， 步骤是： ①工程现场取岩样制成标准圆柱形 试样；②开展动静载叠加单轴压缩 试验和劈裂试 验；③获取不同单轴压缩试验组合条件下的全应 力‑应变曲线、 动静载叠加抗压强度σsd及劈裂 试验下的抗拉强度σtd；④由全应力 ‑应变曲线 获得动态破坏时间DT、 弹性能量指数WET、 冲击能 指数KE， 并计算脆性系数KT(σsd/σtd)；⑤通过对 各指标赋值去 量纲化， 得到可分别赋值为1、 2和3 三类的指数XDT、 XWET、 XKE、 XKT；⑥根据公式Kc＝ 0.3XDT+0.2XWET+0.2XKE+0.3XKT计算岩爆倾向性指 标；⑦由岩爆倾向性指标判断岩爆倾向性等级。 该方法考虑了岩体的不同受力状态， 方法易行， 操作简便， 等级判别准确， 较传统的静态评价方 法更加科 学。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115266348 A 2022.11.01 CN 115266348 A 1.一种基于动静载叠加试验的岩爆倾向性 等级判断方法， 其 步骤是： A、 取工程现场岩 样， 将岩样加工成圆柱形 试样； B、 确定动静载叠加试验方案中静载预应力的取值大小、 级别及动载应变率的等级， 用 于试验的试样数量； C、 组合不同的静载预应力和动载应变率得到试验的工况总数， 对每一种工况分别进行 单轴压缩试验和劈裂试验， 得到 叠加抗压强度σsd和叠加抗拉强度σtd； D、 由全应力 ‑应变曲线获得每一种试验工况对应的动态破坏时间DT、 弹性能量指数WET、 冲击能指数 KE， 并计算脆性系数KT； 其中， DT为应力峰值 点至应力突然下降点之间的时间： 式中， ΦSE是塑性应变能， 为加载曲线和卸载曲线所包络的面积； ΦSP是弹性应变能， 为 卸载曲线下的面积； As为峰前集 聚的变形能， 等于塑性应变能和弹性应变能之和； Ax为峰后 损耗的变形能； 脆 性系数KT为叠加抗压强度σsd与叠加抗拉强度σtd的比值； E、 通过对各指标 赋值去量纲化， 得到分别赋值 为1、 2和3三类的指数 XDT、 XWET、 XKE、 XKT； F、 根据公式Kc＝0.3XDT+0.2XWET+0.2XKE+0.3XKT计算岩爆倾向性指标Kc， 式中， XDT、 XWET、 XKE及XKT分别为去量纲化的动态破坏时间指标、 弹性能量指标、 冲击能指标和脆性系数指 标， Kc为岩爆倾向性指标， 取值结果在1.0～3.0之间； G、 判断岩爆倾向性等级， 当1.0＜Kc≤1.5， 等级为无岩爆倾向性， 当1.5＜Kc≤2.0， 等级 为弱岩爆倾向性， 当2.0＜Kc≤2.5， 等级为中等岩爆倾向性， 当2.5＜Kc≤3.0， 等级为强岩爆 倾向性。 2.根据权利要求1所述的一种基于动静载叠加试验的岩爆倾向性等级判断方法， 其特 征在于： 所述的步骤(A)中的圆柱形 试样为直径50mm、 高100mm的标准圆形 试样。 3.根据权利要求1所述的一种基于动静载叠加试验的岩爆倾向性等级判断方法， 其特 征在于： 所述的步骤(B)中试验方案先进 行纯静态加载获得常规单轴抗压强度， 采用位移控 制加载， 应变率为5 ×10‑6s‑1， 静载预应力选取占纯静态加 载抗压强度一定比例的值， 分别 取纯静态加载抗压强度的40％、 50％、 60％以及70％； 动静载叠加试验整个过程采用位移控 制模式加 载， 静载预应力施加阶段应变率控制在5 ×10‑6s‑1， 直到加载值达到设定值， 以不 同的应变率对试样施加动载荷， 应 变率范围和等级根据现场受力条件确定 。 4.根据权利要求1所述的一种基于动静载叠加试验的岩爆倾向性等级判断方法， 其特 征在于： 所述步骤(C)中每一种工况的动静载叠加单轴压缩试验获得叠加抗压强度σsd， 动静 载叠加劈裂试验的静载预应力 及动载荷施加方式与动静载叠加单轴压缩试验类似， 由该试 验获得叠加抗拉强度σtd。 5.根据权利要求1所述的一种基于动静载叠加试验的岩爆倾向性等级判断方法， 其特 征在于： 所述步骤(E)中综合4个指标分别将 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类岩爆倾向性赋值为1、 2和3， 采用步骤 (F)中的公式完成岩爆倾向性指标的转换：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115266348 A 2权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115266348 A 3