1.一种基于体积变化率确定岩石节理动态损伤的实验方法,其特征在于,包括以下步骤:
s1、基于单次冲击的或循环冲击的分离式霍普金森压杆实验和三维形貌扫描,用于确定岩石节理在单次冲击下的动态损伤状态,具体包括如下子步骤:
s11、选取待测岩石制成带节理的岩样;
s12、采用三维扫描仪记录岩样在冲击实验前的三维数字影像;
s13、根据岩石的抗压强度选择单次冲击的加载速率v1,使得冲击后岩样的节理面发生破损,但主体岩石部分未发生明显破坏;
s14、开展加载速率为v1的单次冲击的一维分离式霍普金森压杆试验;
s15、采用三维扫描仪记录岩样在冲击实验后的三维数字影像;
s16、将冲击前后岩样的数字影像进行三维比较,计算冲击前岩样节理部分的体积v1,冲击后岩样节理部分的体积v2及节理体积变化率δv;
s2、基于循环冲击的分离式霍普金森压杆实验和三维形貌扫描,确定岩石节理在循环冲击下的动态损伤状态,具体包括如下子步骤:
s21、选取待测岩石制成带节理的岩样;
s22、采用三维扫描仪记录岩样在冲击实验前的三维数字影像;
s23、根据岩石的抗压强度选择较小的加载速率v2,使得冲击后岩样不发生明显破坏;
s24、开展加载速率为v2的循环冲击的一维分离式霍普金森压杆试验,冲击直至岩样的节理面发生破损,但主体岩石部分未发生明显破坏;
s25、每次冲击后均采用三维扫描仪记录岩样的三维数字影像;
s26、将冲击前后岩样的数字影像进行三维比较,计算冲击前岩样节理部分的体积v1,冲击后岩样节理部分的体积v2及节理体积变化率δv。
2.根据权利要求1所述的基于体积变化率确定岩石节理动态损伤的实验方法,其特征在于,所述步骤s13中的单次冲击的加载速率v1,是指使冲击后岩样的节理面发生破损,但主体岩石部分未破裂或粉碎的加载速率,所述的单次冲击的加载速率v1,采用测试岩样经过多次尝试冲击确定;在确定v1时,首先以1m/s~2m/s为梯度增大加载速率,在确定v1的大致范围后再减小梯度,最终确定单次冲击的加载速率v1。
3.根据权利要求1所述的一种基于体积变化率确定岩石节理动态损伤的实验方法,其特征在于,步骤s23中所述的循环冲击的加载速率v2,是指使岩样在单次冲击后不发生明显破坏,但在多次循环冲击后,节理面发生破损,但主体岩石部分未发生明显破坏的加载速率,所述的循环冲击的加载速率v2,采用测试岩样经过多次尝试冲击确定;在确定v2时,首先以0.5m/s~1m/s为梯度增大加载速率,在确定v2的大致范围后再缩小梯度,最终确定单次冲击的加载速率v2。
4.根据权利要求1所述的一种确定岩石节理动态损伤的实验方法,其特征在于,步骤s16和步骤s26中所述的冲击前岩样节理部分的体积v1和冲击后岩样节理部分的体积v2采用三维检测软件geomagiccontrol进行处理计算,计算时删去岩样三维数字影像中的岩石部分,仅保留节理部分。
5.根据权利要求1所述的一种确定岩石节理动态损伤的实验方法,其特征在于,步骤s16和步骤s26中所述的节理面体积变化率δv,按照下述公式计算:
其中,v1为冲击前岩样节理部分的体积,v2为冲击后岩样节理部分的体积。