中国科学院武汉岩土力学研究所张世殊获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院武汉岩土力学研究所申请的专利地下洞室岩石室内蠕变试验分析方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119935709B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510041631.6,技术领域涉及:G01N3/02;该发明授权地下洞室岩石室内蠕变试验分析方法是由张世殊;李永红;李治国;张建海;罗乾坤;钱立;卢薇设计研发完成,并于2025-01-10向国家知识产权局提交的专利申请。
本地下洞室岩石室内蠕变试验分析方法在说明书摘要公布了:本发明提供了地下洞室岩石室内蠕变试验分析方法,采用蠕变试验研究了地下厂房花岗岩的蠕变行为。根据多个应力状态下的试验结果,利用围压、偏应力与峰值强度的比值Rd建立了瞬时应变和蠕变应变的表达式。然后将围压引入到Nishihara模型中,得到了一个能准确描述不同围压和偏应力作用下的花岗岩随时间变形的表达式。能够完全解释各种施加应力下的瞬时和蠕变参数变化。
本发明授权地下洞室岩石室内蠕变试验分析方法在权利要求书中公布了:1.地下洞室岩石室内蠕变试验分析方法,所述方法是:采用蠕变试验研究地下洞室岩石的蠕变行为,根据多个应力状态下的试验结果,利用围压、偏应力与峰值强度的比值Rd建立瞬时应变和蠕变应变的表达式,然后将围压引入到Nishihara模型中,得到了一个能准确描述不同围压和偏应力作用下的花岗岩随时间变形的表达式; 蠕变试验在不同围压下进行,每个试验在不同的围压下进行四次; 根据地下洞室至洞壁不同深度岩体的应力状态选择围压和轴压,进行1、3、5、10MPa围压下的蠕变试验,轴向应力为0.55-1.00倍峰值强度; 在蠕变试验中,通过绘制岩样变形-时间曲线来建立变形过程的叠加关系,用一次多步加载的试验结果得到多个单级加载蠕变试验结果,每个岩样的蠕变试验步骤如下: S1、以0.1MPas的速度将围压施加到预定值并使其稳定; S2、施加围压的同时,对岩样施加0.1MPas的轴压至围压值,第一级轴向应力水平是峰值强度的55%,峰值强度由三轴压缩试验确定; S3、保持施加的应力直到岩样的蠕变应变不增加;然后进行下一级别轴压的加载,相邻两级别之间的轴压差为峰值强度的10%-20%; S4、重复步骤S3,直到岩样失效; 采用偏应力与峰值强度的比值Rd,对蠕变试验进行分析,计算公式如下: 1; 峰值强度是常规三轴压缩试验中在某一围压下的最大轴压; 总应变由瞬时应变和蠕变应变组成,且随时间逐级增加,蠕变应变由黏弹性蠕变应变和黏塑性蠕变应变组成: 2; 瞬时应变是指岩石在围压和轴向应力作用下与时间无关的轴向应变,与Rd呈正线性关系,表示为: 3; 其中,k1和b1是参数; 黏弹性蠕变应变与Rd的关系用二次曲线描述: 4; 其中,l1、m1和n1是参数; 当稳态蠕变应变率不为零时,则存在黏塑性蠕变应变,黏塑性蠕变应变与围压的线性关系表示为: 5; 其中,k2和b2是参数; Nishihara模型的表达式为: 6; 其中,是t时刻的总应变;σ是偏应力;EM和ηM分别为Maxwell弹性模量和黏度系数;EK和ηK分别是Kelvin弹性模量和黏度系数;为岩石的长期强度。 岩石的瞬时弹性模量即为式6中的Maxwell弹性模量EM,基于式3,EM写成: 7; 黏弹性蠕变应变εve通过Kelvin弹性模量EK得到,当t→∞时,εve=σ1-σ3EK,基于式4,EK表示为: 8; 在Nishihara模型中,ηK和ηM与黏弹性蠕变应变和黏塑性蠕变应变的蠕变时间tc有关,黏弹性蠕变应变随时间εvet的表达式如下: 9; 将εve和tc引入式9,得到如下表达式: 10; 假设=0.0001,因此ηK表示如下: 11; 最终黏塑性蠕变应变εvp表示为: 12; 将式5引入式12,ηM表示为: 13。
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